CN103707570A - 具有电线的复合物部件 - Google Patents

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Abstract

提出一种复合部件，其由塑料纤维复合材料组成，具有至少两个纤维增强材料层片，其中，在至少两个纤维增强材料层片之间，嵌入有至少一根电线。

Description

具有电线的复合物部件
技术领域
本发明涉及复合物部件，其由塑料纤维复合材料组成，具有至少两个纤维增强材料层片，其中，在至少两个增强材料层片之间，嵌入至少一根电线。
背景技术
复合材料为至少两种或多种不同活性物质的结合体，所述活性物质表现出明显不同的物理或化学性能。合成的复合材料将其组成成分的物理和/或化学性能结合。同时强化用于相应应用的积极性能，并且抑制最不期望的性能。这里，组成部分被选择并且彼此组合，以使每一种物质被利用，来给予其为当前情形所需要的特定性能。
在汽车行业等中，正在越来越多地将碳复合材料用于重量轻的部件。由于复合材料重量较低，因此补偿汽车构造中重量的增加。碳复合材料被首先使用于安全相关的领域中，例如作为增强的碰撞冲击吸收体。
例如，EP1483137B1公开了一种碰撞冲击吸收体，其通过金属线缆带增强，其中，金属线缆或金属丝被布置在一个或多个平面中。这里，所述的金属线缆被层合在由聚合物材料组成的箔之间。对于碰撞保护器件的制备，金属线缆的规则取向是有利的，但是金属-塑料复合材料不能最佳地配置用于力的吸收。
GB2041824公开了一种复合材料，其由碳纤维增强塑料与金属丝织物组合组成。这里，复合材料以交替模式由增强塑料和金属无纬织物构造。
这样的构造对于用于相对于引入的力具有均匀性能的均质部件是有利的，并且该构造与金属内嵌物一起还组成导电材料。
发明内容
本发明解决了由复合材料制备部件的问题，所述部件除了部件的机械性能的优化之外，还表现出电功能。
所述问题通过一种复合部件得以解决，所述复合部件由塑料纤维复合材料组成，具有至少两个纤维增强材料层片，其中，在至少两个纤维增强材料层片之间，嵌入至少一根电线，所述电线可连接到电端子。
这里，提供电端子是有利的，所述电端子由从复合材料伸出的部件组成，或通过伸出的线实现。
电线可有利地是金属丝或金属线层片的一部分。
这里，使用金属线，即不止一根单独的金属丝是有利的，并且所说的至少两根金属丝扭绞或合股和/或编织形成金属线是有利的。
特别地，由于复合材料到金属线的连接，获得期望的部件弹性，这被例如用于碰撞保护领域中的安全相关部件。形成金属线的金属丝的合股导致提高的弹性，例如这是对于碳复合塑料的脆性材料的理想补偿。
该材料的弹性通过将钢用于金属线而被有利地提高。
还有利的是，金属线被连接，例如被编织，以形成双向金属无纬织物。以该方式，弹性不仅沿一个方向被提高，而且部件作为整体被优化。
为了构造复合部件，有利的是，金属线位于复合部件的纤维增强层片之间或位于其上。以该方式，复合材料的性能可被优化，因为提供了用于金属线定位的高水平的柔韧性。
还有利的是，在钢线被用作金属部分、并且利用碳纤维增强材料层片的情况中，绝缘材料层片被设置在金属部分和碳纤维之间，以最小化腐蚀。
这里，绝缘材料可有利地是塑料复合物基体的塑料层片。替代地，有利的是使用玻璃纤维增强塑料或玻璃纤维，所述玻璃纤维增强塑料或玻璃纤维都被用作绝缘层片（ply），并且也可提高复合物的塑性，并且抵消碳层的脆性性能。如果使用玻璃纤维增强塑料，则可能形成这样的部件和结构：其结构更应在碰撞情况下保留，并且其中金属内嵌物被防护腐蚀。玻璃纤维单独用作尺寸稳定的绝缘隔板也是可能的。
有利的是，整个体部由复合部件制备，并且电线被连接在部件之间。以该方式，省却了以往在乘客车厢中的线的倒行设置（retroactive laying），以及不同设置方式的引入。
附图说明
附图中以示例方式示出本发明，并且将在下面的描述中说明本发明。
附图中：
图1显示了示例性部件；
图2显示了设置金属无纬织物的示意图；
图3显示了又一个示例性三维部件；
图4显示了具有绝缘层的部件；和
图5显示了用于体部的组件。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的主题的层的示例性构造。所述层被制备在平面表面上，用于进一步处理。在图1的示例中，提供由纤维增强材料（例如碳纤维3）组成的不同的预浸渍纤维层。所述预浸渍纤维层被称为预浸渍制品，并且由纤维和未硬化的热固性塑料基体组成。
由金属线组成的层4布置在碳纤维层3上或碳纤维层3之间。所述层包括至少一根电线6，所述电线6以连续模式布置在两个端子7之间。除了该电线之外，金属线可作为金属无纬织物被内嵌。各个层的构造根据对复合材料的要求进行，并且可以自动方式执行。电端子示意性地在附图中示出。所述电端子可以是不同类型的插塞接头或电线的简单的延长部，所述延长部被引导到外部。电线可特别地是绞合线缆，或者金属无纬织物的一部分不仅被用于其增强任务，而且还作为电线使用。这里，金属无纬织物的各个金属丝、或金属丝或金属线的整个线束被接触。金属丝关于彼此的电绝缘通过基体实现。如果适当，将要接触的金属无纬织物的那些部分在引入塑料之前必须被设置有绝缘物。
层状部件被放置到具有下部工具部分2和上部工具部分的工具中。在所述工具中，如果适当则预置部件被变形，并且或者在高压釜中被硬化，或者在RTM工艺的辅助下被注射模塑化合物，并且在热和压力的作用下硬化。
该类型的部件可被用于制备图5中示出的整个体部，其中，不需要另外的电线被设置在乘客车厢中。电端子7被直接连接或通过连接器9连接到其他复合材料部件1。这里，连接器为刚性或柔性的部件。以该方式，获得了用于电线的构建结构，该结构省却了车辆中的所有的设置器件，并且还执行电线的绝缘功能。
图2显示了预浸渍制品的示例性布置。碳纤维增强材料3在该情况中是由碳纤维组成的均匀机织物。但是为了实施本发明，还可构想使用其中碳纤维具有优选方向的碳纤维增强材料。在图2的右手侧，金属无纬织物4水平取向。所述金属无纬织物包括由围绕彼此扭绞的至少两根金属丝形成的金属线。由金属丝束在一起而形成的所述金属线在该示例中彼此平行设置并且彼此间隔开。示例性电线6直接连接到金属线，但是其也可与金属线分开引入。在图2的左手侧，金属线布置为垂直于又一水平布置的金属线，并且作为金属无纬织物形成金属线网格，所述金属无纬织物作为整体被内嵌到该部件中。这里，电线6被与金属无纬织物分开引入。由于电线不绝对地同时执行改善复合材料的弹性的任务，因此，所述电线可设置成使得其以最佳方式连接部件的电端子。
该示例中所示的金属线的布置仅是一种可能的实施例。金属线可形成这样的金属无纬织物：其在一点处通过金属线的更致密的设置模式而具有增强的形式，并且在其他点处通过较不致密的设置模式而具有较弱的形式。金属线也不必平行。
图3显示了构造在下部工具部分2的表面上的又一部件。部件1反之由不同的碳纤维增强层片3或单向金属无纬织物4或双向取向的金属无纬织物4'的交替层组成。通过金属线在金属无纬织物4和4'中的不同取向，形成的部件在其弹性方面被优化。
如从该示例可看到的，该部件具有不同的区域B1，B2，B3。所述区域限定在x，y平面中，并且不在部件的层面z中。所述区域在x，y平面中可具有不同的尺寸，并且可具有不同的形状。在部件的区域B1中，仅设置碳纤维增强材料层片。在区域B2中，该部件具有两个金属线的层片，并且在区域B3中，该部件具有带有金属线无纬织物的层片。第二层设置在由碳纤维增强塑料组成的第一层上，在该情况中，所述第二层替代地是由碳纤维增强塑料或金属无纬织物组成的层。根据各个区域B1，B2，B3的载荷，一层金属无纬织物或其他的碳纤维增强塑料层片层合在另一层的顶部上。
金属丝（优选地为钢丝）被用于制备金属无纬织物。如果使用钢丝，则必须考虑在钢与碳纤维接触的情况下所述钢丝上发生的腐蚀。为了最小化该问题，如图4中所示，绝缘层5被插在金属无纬织物4、4'和碳纤维层3之间，在该例子中，金属无纬织物4、4'是钢无纬织物。
在一个示例性实施例中，绝缘层5是树脂层或具有塑料基体的塑料层，所述层被在制造工艺中引入，并且在钢无纬织物和碳纤维之间形成并且填充间隔。在替代实施例中，绝缘层5由玻璃纤维增强塑料形成。使用玻璃纤维增强塑料的优点是，以该方式，塑料复合物的塑性被提高，并且碳纤维层的脆性性能被抵消。在具有绝缘玻璃纤维塑料层的一个实施例中，该部件在碰撞情况下可以更应保留，并且钢内嵌物同时被防护腐蚀。
其他可能的绝缘层是例如纤维素、玄武岩等材料，其具有单纯的绝缘效果，而不会进一步影响材料的弹性。
为了防止腐蚀问题，可利用铝金属线，其可代替钢线。
在替代实施例中，电线由适当的金属制成，例如铜和/或铝，并且被内嵌在复合材料中。电线设置有或没有专用的绝缘层，而与是否有其他金属部件被内嵌在复合材料中无关。
为了制备该复合材料，可利用已知的塑料基体或树脂。

Claims (14)

1.一种复合部件（1），其由塑料纤维复合材料组成，具有至少两个纤维增强材料层片，其特征在于，在至少两个纤维增强材料层片（3）之间，嵌入有至少一根电线（6），所述电线（6）可被连接到电端子（7）。
2.根据权利要求1所述的复合部件，其特征在于，所述电端子（7）被集成在复合部件（1）中。
3.根据权利要求1所述的复合部件，其特征在于，所述电端子以电线的形式伸出在复合部件外。
4.根据权利要求1所述的复合部件，其特征在于，所述电线（6）由金属丝或金属线的至少一个层片的至少一部分组成。
5.根据权利要求4所述的复合部件，其特征在于，所述金属线（4、4'）由彼此扭绞和/或编织的独立的金属丝组成。
6.根据权利要求4所述的复合部件，其特征在于，所述电线（6）由彼此扭绞和/或编织的金属丝或束组成。
7.根据权利要求4所述的复合部件，其特征在于，所述金属线由钢组成。
8.根据权利要求4所述的复合部件，其特征在于，所述金属线形成双向金属无纬织物（4'）。
9.根据权利要求1所述的复合部件，其特征在于，所述纤维增强层片（3）具有至少一个碳纤维增强材料的层片。
10.根据权利要求4所述的复合部件，其特征在于，所述金属线（4）的层片位于碳纤维增强层片（3）之间或在碳纤维增强片层（3）的顶部上。
11.根据权利要求4所述的复合部件，其特征在于，所述金属线（4）与碳纤维（3）通过至少一个绝缘材料层片（5）分隔。
12.根据权利要求1所述的复合部件，其特征在于，所述至少一根电线（6）设置有专用绝缘物。
13.根据权利要求1所述的复合部件，其特征在于，所述复合部件（1）组成车体的部分，并且其特征在于，所述至少一根电线（6）通过电端子（7）直接或间接地连接至少两个复合部件。
14.根据权利要求13所述的复合部件，其特征在于，电连接通过刚性和/或柔性连接器（9）实现。
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