申请/专利权人：宝马股份公司

申请日：2016-01-15

公开（公告）日：2020-10-16

公开（公告）号：CN107208676B

主分类号：F16B2/00(20060101)

分类号：F16B2/00(20060101);F16B5/00(20060101);F16B5/02(20060101)

优先权：["20150205 DE 102015202037.1"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.16#授权;2017.10.27#实质审查的生效;2017.09.26#公开

摘要：本发明涉及一种组件100，该组件具有：第一构件110和第二构件120，其中，至少所述第一构件或者第二构件110、120是纤维塑料复合构件；以及固定装置130，所述固定装置这样产生使所述各构件彼此贴靠压紧的压紧力，使得所述各构件110、120彼此夹紧地固定；其中，在所述第一构件和所述第二构件110、120之间，在所述第一构件和所述第二构件通过压紧力彼此压紧的压紧区域中设置提高摩擦系数的装置150，相对于未在压紧区域中设置所述提高摩擦系数的装置150的情况而言，该提高摩擦系数的装置提高了为所述压紧力而得到的静摩擦。

主权项：1.包括第一构件、第二构件和固定装置的组件300，其中，至少所述第一构件或者第二构件110、120是纤维塑料复合构件，所述固定装置产生使各所述构件彼此贴靠压紧的压紧力，使得各所述构件110、120彼此贴靠夹紧地固定，其中，所述固定装置是螺栓，所述螺栓引导穿过在第一构件110和第二构件120中的相应的通孔，并且所述螺栓嵌入与第一构件110和第二构件120中的一个构件材料锁合地连接的螺纹容纳部340中，在所述第一构件和所述第二构件110、120之间，在所述第一构件和所述第二构件通过压紧力彼此贴靠压紧的压紧区域中设置有提高摩擦系数的装置150，相对于未在压紧区域中设置所述提高摩擦系数的装置150的情况，该提高摩擦系数的装置提高了为所述压紧力得到的静摩擦，所述提高摩擦系数的装置是所述第一构件和第二构件110、120之一的涂层。

全文数据：构件组件技术领域[0001]本发明涉及一种具有第一构件和第二构件的组件，所述第一构件和第二构件中的至少一个构件是纤维塑料复合构件以下简称FKV构件）。背景技术[0002]FKV构件在现有技术中是普遍已知的并且被越来越多地应用在汽车工业中以实现轻质化构造结构。[0003]如果在装配时设计:通过螺栓连接装配这种FKV构件，那么必须采取一些措施以确保持久可靠的螺栓连接。对此的原因在于，纤维塑料复合材料具有强蠕变特性，由于该强蠕变特性，螺栓连接可能会失去其预紧力-即所谓的下沉。[0004]为了使纤维塑料复合材料的所述蠕变特性不造成螺栓连接松开或松动，在现有技术中例如将用于让相应螺栓穿过的金属衬套在规定用于装配的部位上粘贴到FKV构件中。[0005]这种粘贴的金属衬套的原理是:螺栓连接的预紧力作用到金属衬套上并且到FKV构件上的力传递由固定衬套的胶粘剂接纳。[0006]然而，所说明的金属衬套的使用与粘贴导致FKV构件产生不期望的附加重量并且增加必要的制造或者装配步骤。例如在粘贴金属衬套前必须先清洁FKV构件的表面，然后涂抹胶粘剂并且等待直至胶粘剂硬化。[0007]此外，在不完全的粘贴连接的情况下可能出现导致稳定性问题的刚性损失。发明内容[0008]在这一背景下，本发明的任务是，实现一种由固定夹紧的构件组成的组件，该组件确保可靠的夹紧连接，所述各构件中的至少一个构件是FKV构件。[0009]该任务通过根据本发明的、根据权利要求1的组件和根据权利要求10的方法解决。[0010]本发明的优选的构造方案是从属权利要求的主题。[0011]根据本发明的第一方面，所述组件包括第一构件和第二构件，其中，至少所述第一构件或者所述第二构件是纤维塑料复合构件，以及所述组件包括固定装置，该固定装置这样产生使所述各构件彼此贴靠压紧的压紧力，使得各构件彼此夹紧力锁合地贴靠固定。[0012]在所述第一构件和所述第二构件之间，在所述第一构件和所述第二构件通过压紧力彼此紧贴压紧的压紧区域中设置提高摩擦系数的装置，相对于未在压紧区域中设置所述提高摩擦系数的装置的情况，该提高摩擦系数的装置提高了为所述压紧力得到的静摩擦。[0013]换言之，为了所述第一构件的材料和所述第二构件的材料的材料配对而得到的静摩擦系数通过设有以及设置所述提高摩擦系数的装置这样提高，使得为所述压紧力而得到的静摩擦增加。[0014]根据所述组件的符合规定的负载以及根据符合规定地作用的切力及剪力计算所述压紧力的大小。[0015]通过根据本发明的提高摩擦系数的装置的设置，在对所述固定装置和或所述压紧力进行计算以及设计时能够得到更大的自由。例如可以针对特定的应用情况将所述固定装置和或由所述固定装置产生的压紧力或者说预紧力设计得较小或者较低，因为通过所述提高摩擦系数的装置加大了静摩擦。这例如将提高轻型构造可能性。此外例如可以在设置固定装置和或压紧力的情况下实现增大的静摩擦。[0016]即便在所述纤维塑料复合构件存在蠕变特性以及随之出现的、所述两个构件的夹紧式固定的下沉的情况下，可以整体上通过根据本发明的组件、尤其是通过设置提高摩擦系数的装置阻止固定装置松开。[0017]此外，所述FKV构件的装配能够简单地在少量的、良好可控的步骤内执行。[0018]根据本发明的组件尤其是一种设置在机动车中上或者设置在摩托车上的由两个对应的构件组成的组件。[0019]根据本发明的组件尤其是在机动车中将碳纤维增强塑料CFK剪力场固定在铝制轴支架的情况下应用。[0020]所述纤维塑料复合构件尤其通过如下方式构造:增强纤维被嵌入到塑料基体中。构成FKV构件基体的塑料基体材料例如可以是热固性塑料，或者也可以是热塑性塑料。[0021]根据所述FKV构件的符合规定的应用情况，可以采用不同类型的增强纤维，例如无机增强纤维玄武岩纤维、硼纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维以及硅酸纤维）、金属增强纤维钢纤维、铝纤维、铜纤维、一般的金属纤维以及合金纤维）、有机增强纤维（芳纶纤维、碳纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维以及有机玻璃纤维）以及天然纤维木纤维和亚麻纤维）。[0022]在所述FKV构件中，所嵌入的增强纤维能够以各种长度存在，从而能够实现不同的刚性特性以及强度特性。在使用连续纤维（即完整穿过所述FKV构件的增强纤维的情况下，达到最高的刚性值或强度值。[0023]前述增强纤维可在构件内部具有不同的结构。例如所述连续纤维可编织成织物或者以窝状形式存在，其中，所述连续纤维平行设置。其它类型的增强纤维结构例如有针织物、网状织物、垫子以及无纺布。[0024]所述FKV构件尤其优选是碳纤维复合构件CFK构件）。[0025]所述提高摩擦系数的装置尤其这样构造，使得对于材料配对（例如铝和纤维塑料复合材料、或者纤维塑料复合材料纤维塑料复合材料的摩擦系数提高5至6倍。[0026]在一种优选的构造方案中，所述提高摩擦系数的装置是涂层，该涂层涂装在所述构件之一上。这种涂层以完全优选的方式和方法通过等离子体涂层形成。[0027]作为替选，所述提高摩擦系数的装置可以是粗糙的垫片或者从材料块中分离的、具有粗糙表面的块状件。尤其在所述垫片或者块状件上固定确保提高摩擦系数的硬颗粒。[0028]优选所述提高摩擦系数的装置包含硬颗粒，优选碳化硅颗粒和或石英颗粒和或氧化铝颗粒A1203和或金刚砂颗粒和或浮岩颗粒和或石榴石颗粒和或金刚石颗粒天然金刚石和或人工合成钻石）。[0029]优选所述硬颗粒通过粘附剂安装到所述第一构件和或第二构件上。所述粘附剂例如是衆糊和或胶粘剂和或人造树脂。例如所述粘附剂是含镇粘附剂。[0030]优选所述纤维塑料复合构件在朝向另一构件的和或背离另一构件的表面上具有防腐蚀层，例如玻璃纤维层。[0031]尤其当所述固定元件或者所述构件之一是由金属制成时，所述防腐蚀层的设置是有利的。当所述固定元件是由金属制成的并且所述构件之一是金属构件时，优选的是，所述纤维塑料复合构件在朝向和背离另一构件的表面上具有例如玻璃纤维层形式的防腐蚀层。在这种情况下，所述提高摩擦系数的装置在朝向另一构件的表面上设置在防腐蚀层上。[0032]换言之，在朝向所述另一构件的表面上设置所述防腐蚀层的区域即构成压紧区域。[0033]当所述第一构件和第二构件是纤维塑料复合构件并且所述固定装置由金属构成时，优选将防腐蚀层分别设置在各纤维塑料合成构件的背离相应另一构件的表面上。所述由金属构成的固定装置贴靠在设置在背离相应另一构件的表面上的所述各防腐蚀层上，以建立夹紧连接以及产生压紧力。[0034]尤其优选所述第一构件和第二构件是纤维塑料复合构件，并且所述第一构件和第二构件在朝向另一构件和背离另一构件的表面上具有防腐蚀层，例如玻璃纤维层。[0035]在根据本发明的组件中，所述固定装置优选由金属构成并且在所述防腐蚀层上贴靠在各纤维塑料复合构件上。[0036]尤其在所述FKV构件是碳纤维塑料复合构件CFK构件的情况下，通过所说明的防腐蚀层阻止由金属构成的固定装置和或由金属构成的构件腐蚀，因为碳纤维和金属阻止与电解质例如盐水接触。[0037]在上面所述的以及所说明的固定元件例如可以是螺栓，所述螺栓在穿过所述第一构件元件和第二构件元件后在背离螺栓头的侧上设有螺母、被旋入到用于实现较长的螺栓的延长式螺纹容纳部中或者被旋入到铆接螺母中。[0038]本发明的一个另外的方面涉及一种用于将第一构件固定在第二构件上的方法，其中，至少所述第一构件或者所述第二构件是纤维塑料复合构件。所述方法尤其具有以下步骤：[0039]准备步骤，在该准备步骤中，将提高摩擦系数的装置安装到所述纤维塑料复合构件上或者另一构件上，以及[0040]固定步骤，在该固定步骤中，各构件这样夹紧力锁合地连接，使得在所述纤维塑料复合构件和另一构件之间，在所述第一构件和所述第二构件彼此压紧的压紧区域中，设置所述提高摩擦系数的装置，其中，所述提高摩擦系数的装置这样起作用，使得为了所述夹紧连接的构件得到的静摩擦相对于在所述压紧区域中未设置所述装置的情况增大。[0041]有关所述第一构件和第二构件、所述固定装置以及所述提高摩擦系数的装置的说明同样适用于根据本发明的方法。[0042]优选在所述准备步骤中将所述提高摩擦系数的装置通过等离子体涂层安装到所述第一构件或者第二构件上。在此，例如所述硬颗粒尤其是碳化硅颗粒被注射到等离子体涂层装置的处理室中、到等离子流中，并且因此撞击到待涂装的构件上。附图说明[0043]下面参照附图对根据本发明的、由第一构件和第二构件组成的组件的优选的变型方案以及相应的、用于将所述第一构件或第二构件固定在对应的另一构件上的固定方法进行说明。[0044]图1示出根据本发明的组件的第一种变型方案，其中，设计用于夹紧固定两个构件的固定装置由设有螺母的螺栓构成；[0045]图2示出根据本发明的组件的一种另外的变型方案，除了两个构件通过纤维塑料复合构件实现这一点区别外，该组件与在图1中示出的组件相同；以及[0046]图3示出根据本发明的组件的一种另外的变型方案，其中，在该变型方案中使用相对于图1和图2延长了的螺栓作为固定装置，该固定装置被旋入到螺纹容纳部中。具体实施方式[0047]图1示出根据本发明的组件100的第一种变型方案。[0048]根据本发明的组件100具有第一构件110和第二构件120,所述两个构件通过固定元件130彼此夹紧力锁合地固定。[0049]所述各构件11〇、12〇优选是机动车构件或者摩托车构件。例如第一构件110和第二构件120是在机动车的底部区域中的壳体元件。[0050]根据本发明的组件100尤其也是这种在符合规定的负载下承受剪切力的组件。即剪力（即平行于构件110、120的表面的力作用到根据本发明的组件100上。[0051]在根据本发明的组件100的该第一种变型方案中，第一构件110是纤维塑料复合构件（以下简称FKV构件）。根据本发明的组件100的符合规定的负载情况，可以在FKV构件110中采用可根据种类及形状分为不同类型的增强纤维，例如垫和织物形式的碳纤维。FKV构件110的增强纤维被嵌入到基体材料中，该基体材料例如是热固性塑料或者热塑性塑料。[0052]就此而言，FKV构件110优选是碳纤维增强塑料构件。[0053]FKV构件110在朝向第二构件120的表面上以及在背离第二构件120的表面上分别涂有防腐蚀层m，该防腐蚀层例如可以由玻璃纤维层构成。[0054]第二构件120在根据本发明的组件100的这第一种变型方案中是铝制构件。[0055]如图所示，固定装置130优选由被引导穿过在第一构件110和第二构件120中的相应的通孔的螺栓构成。[0056]螺栓130通过垫片131以其螺栓头132贴靠在FKV构件110上。该垫片131优选设计用于限定的单位面积压力。[0057]螺栓130在背离螺栓头132的侧上、即在第二构件120的侧上设有螺母140。该螺母140通过一个另外的垫片141贴靠在第二构件120上。[0058]一般地，所述组件也可这样构成，使得螺栓头I32和螺母140组件相交换，即螺栓头132通过相应的垫片131贴靠在第二构件120上，而螺母140则通过相应的垫片141贴靠在第一构件110上。[0059]作为密封措施，螺母140通过胶粘剂142固定在螺栓130上，从而使湿气不能经过通孔进入到各构件中。胶粘剂也用作螺栓固定措施。[0060]所述胶粘剂可以是微胶囊胶粘剂。[0061]根据本发明，在第一构件110和第二构件120之间设置提高摩擦系数的装置150。该提高摩擦系数的装置150具有这种作用，使得为纤维材料复合材料铝的材料配对得到相对于不存在该提高摩擦系数的装置150的情况更高的静摩擦系数。这意味着，通过该提高摩擦系数的装置15〇,反作用于具有作用的剪力的、并且从螺栓130的预紧力或压紧力和摩擦系数中得出的静摩擦或附着力大于未设有该提高摩擦系数的装置15〇时的静摩擦或附着力。[0062]所述提高摩擦系数的装置150例如可以是硬颗粒，这些硬颗粒通过浆糊或者人造树脂涂抹到压紧区域上。[0063]尤其优选地，所述提高摩擦系数的装置150可以是第一构件110的或者第二构件120的通过等离子体涂层形成的表面涂层。[0064]进一步优选地，所述提高摩擦系数的装置150可以是粗糙的垫片或者粗糙材料块的块状件。用于硬颗粒的优选材料例如是碳化硅硬颗粒或者金刚石颗粒。[0065]由于提高的摩擦，根据本发明得到如下的可能性:通过较小的固定装置或者说螺栓130固定各构件，因为已经以较低的预紧力或压紧力实现了较大的静摩擦;或者针对特定的固定装置实现增大的静摩擦。[0066]参考图2说明根据本发明的组件的第二种变型方案200。组件200中的元件与第一种变型方案的元件相同的，具有相同的附图标记，将不再予以说明。如从图2中可见的那样，与图1的组件100的区别在于，第二构件也是FKV构件220。该第二构件220优选与第一构件110—样也是碳纤维塑料复合构件CFK构件）。[0067]所述第二构件220也与第一构件110—样，不仅在朝向第一构件110的表面上、而且也在背离第一构件的表面上涂有防腐蚀层221。该防腐蚀层221优选是玻璃纤维层。[0068]图3示出根据本发明的组件的第三种变型方案300,其中，除了在图1中示出的垫片141和螺母140被螺母容纳部340替换并且螺栓330更长的区别外，该组件300与图1的组件均相同。[0069]通过螺纹容纳部340,螺栓长度可自由地适应组件或构件110、120。即：可使用较长的螺栓330用于固定构件110、120,这导致螺栓连接的蠕变特性进一步降低。该螺纹容纳部340优选在各点341上通过材料锁合连接（例如焊接连接）固定在铝制构件或一般地固定在金属构件120上。[0070]替代于所述螺纹容纳部340,也可以使用固定在第二构件120上的铆接螺母未示出）。[0071]为了固定以及密封所述螺栓连接，又可在螺纹容纳部340的螺纹和螺栓330的螺栓螺纹之间设有微胶囊胶粘剂342。[0072]作为替选，所述螺纹容纳部340可以这样构造，使得螺纹容纳部构成盲孔，在该盲孔中设有用于螺栓330的螺纹。[0073]尤其所述提高摩擦系数的装置150的应用导致，为第一构件和第二构件的材料配对得到增大的（静摩擦系数。此外，尤其是根据本发明的组件的第三种变型方案的螺纹容纳部导致更大弹性的更长螺栓并且因此导致降低螺栓连接的下沉特性。[0074]尤其所述提高摩擦系数的装置150以及与螺纹容纳部M0的组合导致阻止螺栓连接松开。[0075]根据本发明的组件尤其在机动车中被用于连接CFK剪力场和铝制轴支承件。[0076]本发明同样涉及一种用于将第一构件固定在第二构件上的方法。[0077]根据本法明的方法尤其包含准备步骤，在该准备步骤中，将所述提高摩擦系数的装置150安装到第一构件和或第二构件上；以及紧接其后的固定步骤，在该固定步骤中，各构件彼此贴靠夹紧地固定，确切地说是通过前述固定装置固定。[0078]当所述固定装置以所说明的螺栓的形式构成时，在所述准备步骤前或者在所述准备步骤后，在第一构件和第二构件中构成相应的通孔。[0079]在一种完全优选的实施方式中，提高摩擦系数的装置150在各构件上通过等离子体涂层形成。

权利要求：1.组件（100，所述组件具有：第一构件（110和第二构件（120，其中，至少所述第一构件或者第二构件（110、120是纤维塑料复合构件;以及固定装置130，所述固定装置产生使所述各构件彼此贴靠压紧的压紧力，使得所述各构件110、120彼此贴靠夹紧地固定;其中，在所述第一构件和所述第二构件（1HM20之间，在所述第一构件和所述第二构件通过压紧力彼此贴靠压紧的压紧区域中设置有提高摩擦系数的装置（150，相对于未在压紧区域中设置所述提高摩擦系数的装置150的情况，该提高摩擦系数的装置提高了为所述压紧力得到的静摩擦。2.根据权利要求1所述的组件（100，其中，所述提高摩擦系数的装置是所述构件（110、120之一的涂层。3.根据权利要求2所述的组件（100，其中，所述提高摩擦系数的装置（150包含硬颗粒。4.根据权利要求3所述的组件（100，其中，所述硬颗粒是碳化硅颗粒和或石英颗粒和或氧化铝A1203颗粒和或金刚砂颗粒和或浮岩颗粒和或石榴石颗粒和或金刚石颗粒。5.根据权利要求3或4所述的组件（100，其中，所述硬颗粒通过黏附剂施加到所述第一构件和或所述第二构件（110、120上。6.根据权利要求5所述的组件（100，其中，所述黏附剂是浆糊或者胶粘剂。7.根据权利要求1至6中任一项所述的组件（100，其中，所述纤维塑料复合构件在朝向另一构件的和或背离另一构件的表面上具有防腐蚀层111，例如玻璃纤维层。8.根据权利要求7所述的组件（100，其中，所述第一构件和第二构件（110、120是纤维塑料复合构件，并且所述第一构件和第二构件（11〇、12〇在朝向另一构件和背离另一构件的表面上具有防腐蚀层111，例如玻璃纤维层。9.根据权利要求7和8中任一项所述的组件（100，其中，所述固定装置（130由金属构成并且所述固定装置在所述防腐蚀层（111上贴靠在所述一个多个纤维塑料复合构件上。10.用于将第一构件（110固定在第二构件（120上的方法，其中，至少所述第一构件或者所述第二构件是纤维塑料复合构件，并且所述方法具有以下步骤：准备步骤，在所述准备步骤中，将提高摩擦系数的装置（150安装到所述纤维塑料复合构件或者另一构件上；以及固定步骤，在所述固定步骤中，将所述构件（11〇、12〇这样夹紧地固定，使得在所述纤维塑料复合构件和所述另一构件之间，在所述第一构件（110和所述第二构件（120彼此贴靠压紧的压紧区域中，设置所述提高摩擦系数的装置（150，其中，所述提高摩擦系数的装置15〇这样起作用，使得为夹紧连接的构件（110、120得到的静摩擦相对于在所述压紧区域中未设置所述装置150的情况而言增大。11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述准备步骤中，所述提高摩擦系数的装置通过等离子体涂层施加到所述第一构件或者所述第二构件110、120上。

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