[发明专利]用于复合材料连结的半球形连结件

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于复合材料的紧固件。

背景技术

复合材料通常通过让高拉伸强度的纤维材料悬于固化的环氧材料/树脂基体中而形成。复合材料因其高强度和轻重量的性能而在一些制造场合希望被使用。具体说，它们在嵌入的纤维被置于张力下时显著地很强。但是，在被应用非拉伸力时，通常易碎的环氧材料/树脂倾向于在低应力下破裂。易碎的特点在期望将复合材料紧固到刚性结构时存在问题，因为紧固载荷通常是沿垂直于材料的方向施加的压缩载荷。

发明内容

一种连结组件，包括纤维强化复合结构、轴衬和紧固件。纤维强化复合结构具有第一侧和与第一侧相反的第二侧，且包括设置在结构的第一侧上的复合面板，和设置在结构的第二侧且固定到复合面板的多个强化肋。复合面板限定朝向复合结构的第二侧延伸的圆形井状部，其具有第一曲率半径。复合面板进一步限定在圆形井状部的中心处的第一孔，其延伸通过复合结构。

轴衬通常具有圆形端部和与圆形端部相反的平坦端部。圆形端部具有第二曲率半径，所述第二曲率半径可以等于第一曲率半径。轴衬限定在圆形端部中中心定位且延伸穿过平坦端部中心的第二孔。

轴衬的圆形端部配置为嵌套在通过复合结构限定的圆形井状部中，从而轴衬的平坦端部与周围的复合面板齐平。紧固件随后配置为在第一孔和第二孔两者中延伸，和配置为施加抵靠轴衬的平坦端部的压缩载荷。

在一种构造中，多个强化肋每一个取向为使得它们从第一孔径向地向外延伸。同样，环形肋绕第一孔设置且可以部分地限定第一孔。

紧固件可以包括本体和头部，其中本体配置为在第一孔和第二孔中延伸。一旦被安装，头部被配置为接触轴衬的平坦表面。

在一种构造中，轴衬的平坦端部限定接收部分，所述接收部分配置为接收紧固件的头部，从而紧固件的外表面与轴衬的平坦端部齐平。以这种方式，紧固件的头部可以不从轴衬的平坦端部过度突出。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是用于复合材料的球形连结组件的示意性分解透视图。

图2是图1所示的示意性分解透视图的反转视图。

图3是用于复合材料的球形连结组件的示意性截面图。

具体实施方式

参见附图，其中在各种附图中，相同的附图标记用于表示相同的部件，图1示意性地示出了连结组件10的分解透视图，其用于将复合结构（composite structure）12固定到第二构件（未示出)。在汽车的情况下，例如，连结组件可以用于将复合结构12固定到车辆框架的一部分。

连结组件10可以包括纤维强化的复合结构12、轴衬14和紧固件16，它们都可以协作以将复合结构12固定到第二元件（未示出)。本发明的目的是使得在将复合结构12进行固定时或在随后的使用过程中复合结构12中会非常接近紧固件16存在的应力最小化。

复合结构12可以包括第一侧20和与第一侧20相反的第二侧22。结构12可以进一步包括面板部分24和肋部分26，所述面板部分24可以设置在第一侧20处或其附近，所述肋部分26可以设置在第二侧22处或附近。面板部分24可以通过复合面板（composite panel）28限定，所述复合面板具有通常一直面向外的表面。肋部分26可以包括多个强化肋30，其可以被固定到复合面板28，且可以为面板28提供对横向弯折的增强抗性。

面板部分24和肋部分26中之一或两者可以用纤维强化的复合材料形成，所述复合材料可以包括设置在环氧材料或树脂基体/基板中的多个单方向或多方向纤维。例如，肋结构的每一个肋30可以包括沿肋30纵向地设置的多个纤维。在一种构造中，纤维可以包括细纺玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维或其他合适的高拉伸强度纤维材料。每一个纤维可以具有例如大约5–10μm的厚度/直径。但是，在其他构造中，具有更大或小厚度的纤维也可以被使用。

复合面板28可以限定朝向复合结构12的第二侧22延伸的圆形井状部32。圆形井状部32可以具有基本一致的曲率半径34，所述曲率半径源于单个中心点36。在一种构造中，中心点36可以位于通过复合面板28的外表面38限定的平面上。从而，圆形井状部32可以是近似半球形的。在另一构造中，中心点36可以位于通过复合面板28的外表面38限定的平面以上。在该例子中，圆形井状部32可以类似球形的一部分。