專利名稱：纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，該纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)包括至少三個從一個分支點出發(fā)的纖維復(fù)合臂，所述纖維復(fù)合臂含有分別連續(xù)地單向地在相鄰的纖維復(fù)合臂之間延伸的邊緣纖維束。
背景技術(shù)：
這種纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)從DE 19527197A1已知，在該纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)中，各纖維復(fù)合臂基于提高抗負(fù)荷強(qiáng)度設(shè)有單向地連續(xù)的邊緣纖維束。在此各單向纖維分別從兩個相鄰纖維復(fù)合臂的一側(cè)經(jīng)過交叉點并從那里在分支點中心的兩側(cè)引導(dǎo)到第三纖維復(fù)合臂中。在各纖維復(fù)合臂承受彎曲負(fù)荷時，處于彎曲外側(cè)的邊緣纖維受到拉力負(fù)荷，而處于彎曲內(nèi)側(cè)的纖維束由于小的纖維抗壓強(qiáng)度幾乎不參與負(fù)荷傳遞，這時在分支中心區(qū)域中受到拉力負(fù)荷的各纖維束的各轉(zhuǎn)向點上產(chǎn)生橫向于纖維走向定向的力向量，這些力向量必須被圍繞的基體承受，這伴隨著在所述位置造成局部的纖維錯位或甚至解體現(xiàn)象的危險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，這樣構(gòu)造在開頭所述類型的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，使得顯著提高與重力相關(guān)的抗負(fù)荷強(qiáng)度和失效安全性。按照本發(fā)明，該任務(wù)通過在權(quán)利要求1中所述的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)來解決。按照本發(fā)明，當(dāng)彼此交叉的邊緣纖維束中有一根受到拉力負(fù)荷時在轉(zhuǎn)向點產(chǎn)生的橫向力在行程中經(jīng)由耐壓的內(nèi)核被傳遞給另一根邊緣纖維束并且在該另一根邊緣纖維束中通過相應(yīng)的反作用力被支持。通過這種方式，在兩側(cè)由不同纖維復(fù)合臂的單向纖維圍繞的內(nèi)核具有雙重功能一方面，當(dāng)兩個纖維復(fù)合臂中的其中一個受到指向第三個纖維復(fù)合臂的彎曲負(fù)荷時，那時受到拉力負(fù)荷的邊緣纖維束基于纖維束在轉(zhuǎn)向點上的橫向力耦合而使相應(yīng)的另一個纖維復(fù)合臂的否否則未受到負(fù)荷的對應(yīng)的邊緣纖維束受到拉應(yīng)力，以便該后一根邊緣纖維束共同承受負(fù)荷，從而提高纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的單位強(qiáng)度；另一方面，基于通過內(nèi)核的橫向力補償，以結(jié)構(gòu)簡單的方式顯著降低纖維錯位或其它的解體現(xiàn)象以及由此導(dǎo)致的在敏感的分支區(qū)域的結(jié)構(gòu)失效的危險。根據(jù)權(quán)利要求2，在本發(fā)明的特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，在兩個相鄰纖維復(fù)合臂的彼此背離的側(cè)面之間連續(xù)地延伸的單向纖維也在內(nèi)核上傳遞壓力地轉(zhuǎn)向并且當(dāng)纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)受到彎曲負(fù)荷時，使其它的，本身沒有受到拉力負(fù)荷的纖維束在行程中從當(dāng)時受到拉力負(fù)荷的纖維束方面經(jīng)由內(nèi)核上的轉(zhuǎn)向點受到拉應(yīng)力并由此參與承受負(fù)荷。使本身沒有受到拉力負(fù)荷的纖維束參與承受負(fù)荷這個原理，在根據(jù)權(quán)利要求3的特別優(yōu)選的方式中通過借助一個安置在第一內(nèi)核下游的第二內(nèi)核進(jìn)行的雙重轉(zhuǎn)向得到更加有效的利用，圍繞第二內(nèi)核的纖維束根據(jù)權(quán)利要求4附加地也可以在位于這些纖維束交叉點上方的第一內(nèi)核上傳遞壓力地轉(zhuǎn)向，以便在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)受到負(fù)荷時全部的邊緣纖維束基本上均勻地承受拉力負(fù)荷并因此共同承受負(fù)荷。
根據(jù)權(quán)利要求5，優(yōu)選至少在分支區(qū)域為纖維復(fù)合臂設(shè)置附加的失效閉鎖裝置，其形式為包圍單向纖維束的、多向的纖維復(fù)合包封套，此外，如按照權(quán)利要求6優(yōu)選的是，在纖維復(fù)合臂的分支區(qū)域安置具有沿圓周方向走向的纖維取向的壓力繃帶，從而保證阻止外側(cè)纖維在受到負(fù)荷時在纖維復(fù)合臂的輪廓側(cè)的分支點開始從纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)脫落。如權(quán)利要求7所述，替代在一個平面中，各纖維復(fù)合臂也可以在三個維度沿不同方向走向，在這種情況下，一個或多個傳遞壓力的內(nèi)核優(yōu)選構(gòu)成球形。最后，根據(jù)權(quán)利要求8，本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的應(yīng)用場合是，纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)造作為機(jī)動車后軸支架的四臂式節(jié)點。


現(xiàn)在借助多個實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。高度示意性的附圖如下圖1按照本發(fā)明的三臂式的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)；圖2按照本發(fā)明的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實施形式的與圖1對應(yīng)的視圖；圖3機(jī)動車后軸支架的透視圖，該機(jī)動車后軸支架具有四臂式的、分別構(gòu)成為按照本發(fā)明的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的節(jié)點。
具體實施例方式圖1顯示的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)1包括三個從一個共同的分支點2出發(fā)的纖維復(fù)合臂 3A,3B和3C，這三個纖維復(fù)合臂被連續(xù)的、嵌入相對軟的塑料基體中的抗拉的單向纖維穿過，在圖1中僅描述這些單向纖維中的從纖維復(fù)合臂3A和;3B的互相面對的側(cè)面連續(xù)地延伸到第三纖維復(fù)合臂3C中的邊緣纖維束4A和4B以及在所述兩個纖維復(fù)合臂3A、3B的互相背離的側(cè)面之間延伸的邊緣纖維束5。在分支點2的中心設(shè)置耐壓的輥形的內(nèi)核6，邊緣纖維束4A和4B在行程中經(jīng)過交叉點7在背離所屬的纖維復(fù)合臂3A、3B的轉(zhuǎn)向點8上傳遞壓力地圍繞該內(nèi)核。同樣在兩個纖維復(fù)合臂3A和;3B之間延伸的單向纖維束5在內(nèi)核6的面向第三纖維復(fù)合臂3C的邊緣區(qū)域9上轉(zhuǎn)向。內(nèi)核6這樣嵌入纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)中，使得當(dāng)任意一個邊緣纖維束4A、4B或例如邊緣纖維束4A受拉應(yīng)力時，該內(nèi)核在其轉(zhuǎn)向點8上受到壓力并且壓力以橫向于纖維方向走向的力向量的形式被傳遞到相應(yīng)的其他邊緣纖維束、例如邊緣纖維束4B和5上，使得這些邊緣纖維束同樣承受拉應(yīng)力從而共同承擔(dān)纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)1的負(fù)荷，作為結(jié)果，纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)1的單位承載強(qiáng)度和失效安全性明顯提高。此外，纖維復(fù)合臂3至少在分支區(qū)域2設(shè)有多向的纖維復(fù)合包封套10，該纖維復(fù)合包封套構(gòu)成另一個失效閉鎖裝置，并且如標(biāo)記10’所示，該纖維復(fù)合包封套在分杈區(qū)域跨接兩個彼此成銳角走向的纖維復(fù)合臂3A和;3B。此外，構(gòu)成分支點2的主分支的第三纖維復(fù)合臂3C在該第三纖維復(fù)合臂的分支側(cè)的端部被具有沿圓周方向走向的纖維取向的壓力繃帶11包圍，以防止位于外面的纖維在受到拉力時在該-在圖1中描述為拐點12的-區(qū)域中從纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)1脫落。根據(jù)圖2的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)中與上述實施例中對應(yīng)的組成部分通過相同的附圖標(biāo)記表示，該纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)與上述實施例的區(qū)別首先在于，在分支區(qū)域2中朝第三纖維復(fù)合臂3C的方向?qū)狠仩畹牡诙?nèi)核13設(shè)置在第一內(nèi)核的下游，該第二內(nèi)核在兩側(cè)被另外兩根單向的邊緣纖維束14A和14B圍繞，這兩根邊緣纖維束分別從兩個纖維復(fù)合臂3A和的彼此背離的側(cè)面經(jīng)過在第一內(nèi)核下側(cè)上的轉(zhuǎn)向點15和經(jīng)過交叉點16、傳遞壓力地沿第二內(nèi)核13并從那里延伸到第三纖維復(fù)合臂3C中。以這種方式，更有效地實現(xiàn)使本身不受拉力的單向束承受負(fù)荷的原理。這樣在纖維束14A或14B受到拉力負(fù)荷時，不僅使對應(yīng)的反作用束14B或14A經(jīng)由內(nèi)核13處于拉應(yīng)力下，而且同時在纖維束14A和14B在第一內(nèi)核 6上的各轉(zhuǎn)向點15上也有橫向力施加到該第一內(nèi)核上并由此施加到其他的纖維束4A和4B 上，從而它們同樣被拉力張緊并因此參與承受負(fù)荷，并且相反地，在邊緣纖維束4A或4B受到拉力負(fù)荷時，邊緣纖維束14A和14B也一起被拉緊。此外根據(jù)圖2的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方式和功能方式與第一實施例相同。在本發(fā)明范圍內(nèi)許多變型是可能的。因此纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)作為示出的Y形分支2的代替也可以具有其他的結(jié)構(gòu)形式并可以具有多于三個的纖維復(fù)合臂。此外通過在各單個的纖維復(fù)合臂3之間的纖維走向的交互傳遞，實現(xiàn)全部的纖維復(fù)合臂3擁有相同的纖維結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了大量的應(yīng)用可能性。圖3示出了一種以纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)方式的機(jī)動車后軸支架17形式的特別優(yōu)選的應(yīng)用情況，該機(jī)動車后軸支架在各節(jié)點18上分別構(gòu)造為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的四臂式纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)。因為各纖維復(fù)合臂3在相應(yīng)的各節(jié)點18上在三個維度上沿不同方向走向，在圖3中不可見的內(nèi)核不是構(gòu)造成圓柱形、而是構(gòu)造成球形。
權(quán)利要求
1.纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，其包括至少三個從一個分支點出發(fā)的纖維復(fù)合臂，所述纖維復(fù)合臂具有分別單向地從兩個相鄰纖維復(fù)合臂的彼此面向的側(cè)面經(jīng)過一個處于分支點區(qū)域中的交叉點連續(xù)地延伸到第三纖維復(fù)合臂中的邊緣纖維束，其特征在于，在分支點O)的區(qū)域中設(shè)置至少一個耐壓的、設(shè)置于交叉點(7)下游的內(nèi)核(6)，并且該內(nèi)核在兩側(cè)被邊緣纖維束(4A、4B)以橫向于纖維方向傳遞壓力的方式圍繞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于，內(nèi)核(6)在對置于邊緣纖維束 (4A、4B)交叉點(7)的一側(cè)上被連續(xù)地在兩個相鄰纖維復(fù)合臂(3AJB)的彼此背離的邊緣區(qū)域之間延伸的單向纖維(5)以橫向于纖維方向傳遞力的方式圍繞。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于，分別從兩個纖維復(fù)合臂(3A、3B)的彼此背離的邊緣區(qū)連續(xù)地延伸到第三纖維復(fù)合臂(3C)中的單向纖維(14A、 14B)經(jīng)過另一個安置于內(nèi)核(6)下游的交叉點(16)、在耐壓的第二內(nèi)核(13)的彼此對置的兩側(cè)、以橫向于纖維方向傳遞壓力的方向沿著第二內(nèi)核并從第二內(nèi)核引導(dǎo)到第三纖維復(fù)合臂中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于，單向纖維(14A、14B)在它們的交叉點(16)的上方附加地也在第一內(nèi)核的面向第三纖維復(fù)合臂(3C)的側(cè)面上以橫向于纖維方向傳遞壓力的方式圍繞該第一內(nèi)核(6)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于，各纖維復(fù)合臂(3) 至少在分支區(qū)域O)中設(shè)有包圍各單向纖維的、多向的纖維復(fù)合包封套(10)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于，在分支區(qū)域O)中， 各纖維復(fù)合臂(3)中的至少一個被施加具有沿圓周方向走向的纖維取向的、包圍單向纖維的壓力繃帶(11)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于，各纖維復(fù)合臂(3) 在三個維度上沿不同方向走向，并且所述一個或所述多個內(nèi)核(6、1；3)構(gòu)成為球形。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于，后軸支架(17)構(gòu)成有四臂式的節(jié)點(18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(1)，該纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)包括至少三個從一個分支點(2)出發(fā)的纖維復(fù)合臂(3)，所述纖維復(fù)合臂具有分別單向地從兩個相鄰纖維復(fù)合臂(3A和3B)的彼此面向的側(cè)面經(jīng)過一個設(shè)置在分支點區(qū)域的交叉點(6)連續(xù)地延伸到第三纖維復(fù)合臂(3C)中的邊緣纖維束(4A，4B)，當(dāng)纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)受負(fù)荷時，本身沒有受到拉力負(fù)荷的邊緣纖維束根據(jù)本發(fā)明這樣參與承受負(fù)荷，即在分支點區(qū)域(2)中設(shè)置至少一個耐壓的，處在交叉點(7)下游的內(nèi)核(6)，并且該內(nèi)核在兩側(cè)以橫向于纖維走向傳遞壓力的方式被邊緣纖維束(4A、4B)包圍。
文檔編號B29C70/20GK102596546SQ201080042993
公開日2012年7月18日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月26日
發(fā)明者C·奈因胡伊斯, D·杜倫科普夫, M·米爾韋希, O·施派克, T·施派克, T·格羅斯, T·馬塞爾特, W·科爾恩普羅布斯特 申請人:寶馬股份公司, 阿爾貝特-路德維希斯弗賴堡大學(xué)