CN105940227A - 带有连接元件的塑料构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有连接元件(20)的塑料构件(10)，所述连接元件(20)具有：接合段(21)，该接合段至少部分地从塑料构件(10)伸出；和锚固段(23)，所述连接元件(20)利用该锚固段与所述塑料构件可拆式连接，其中，锚固段(23)与接合段(21)相比具有更小的横截面周长。

Description

带有连接元件的塑料构件
技术领域
本发明涉及一种带有连接元件的塑料构件，该连接元件具有至少部分地从塑料构件伸出的接合段。
背景技术
为了减少排放以及为了降低油(能)耗，在当今的车辆制造中要力求达到减小车辆总重的目标。在此方面，一种措施是应用新型材料(诸如纤维增强的塑料)来制造结构构件或外层构件，这些构件以往主要是由金属材料如金属板材制成。对此，在此期间业已确立了碳素纤维增强构件或玻璃纤维增强构件的应用。
将一些由纤维增强塑料制成的构件和由金属材料制成的构件组合于结构组件或基底组件中，在制造所述组件时，出现了涉及这些构件拼接装配的问题。已知的材料锁合工艺诸如焊接无法应用于这些材料组合中。
由DE 10 2012 022 959 A1已知一种用于机动车油箱的固定设备，其包括一个大致呈角状的托架用于接纳油箱，其中，该托架由纤维复合塑料构成。
发明内容
由上述现有技术出发，本发明的任务是提供一种塑料构件，借其克服现有技术的那些缺点。本发明的一个具体任务是，提供一种塑料构件，该塑料构件可以通过特别简单的方式与由不同材料构成的其他构件连接成一结构组件。
此任务通过如权利要求1所述的塑料构件得以解决。从属权利要求描述了本发明的一些有益实施方式。
为达成上述任务，本发明提出一种带有连接元件的塑料构件，所述连接元件具有：接合段，该接合段至少部分地从塑料构件伸出；和锚固段，所述连接元件利用该锚固段与所述塑料构件可拆式连接。其中，锚固段与接合段相比可以具有更小的横截面周长。因而，横截面面积或者说横截面本身在锚固段内比在接合段内更小。由此便可以将连接元件以其锚固段置入塑料构件的一个通口中。
在本发明意义下所说的增强纤维可以是有机的或无机的增强纤维。增强纤维例如可以构造为碳素纤维。所述碳素纤维与塑料基质共同构成一种碳素纤维增强塑料，也称为CFK(Kunststoff)。相应的纤维增强塑料构件便是CFK-构件。增强纤维例如也可以构造为玻璃纤维。所述玻璃纤维然后与塑料基质共同构成一种玻璃纤维增强塑料，也称为GFK。然而本发明不应局限于此，因为还可以使用例如由芳香族聚酰胺纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维、DMNA(二甲基亚硝胺)纤维、玄武岩纤维、硼纤维、陶瓷纤维、钢纤维、天然纤维和/或由这些纤维的组合所构成的增强纤维。然后将这些纤维埋置于塑料基质内。
特别是，所述塑料基质的材料可以具有一种或多种热塑性塑料(Thermoplaste)和/或热固性塑料(Duroplaste)。包含热塑性基质的纤维增强塑料具有如下优点：它们能够事后变形成型或者熔焊于其他的热塑性塑料上。作为热塑性塑料，例如适用聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚磺/聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)和/或聚四氟乙烯(PTFE)。包含热固性基质的纤维增强塑料在基质硬化或者说交联之后不再可以变形成型。它们有益地具有很高的温度使用范围。这一点特别适合于热硬化性系统，其在高温下变硬。包含热固性基质的纤维增强塑料大多具有极高的强度/稳定性。作为热固性塑料，例如可以采用下列树脂：环氧树脂(EP)、不饱和聚酯树脂(UP)、乙烯基树脂(VE)、酚醛树脂(PF)，邻苯二甲酸二烯丙酯树脂(DAP)、甲基丙烯酸甲酯树脂(MMA)、聚氨酯(PUR)、氨基树脂、密胺树脂(MF/MP)和/或尿素树脂(UF)。
此外，接合段可以至少部分呈球形构造。球形的构造设计具有下述优点：要与所述塑料构件连接的第二构件(其具有与球形对应的壳状的支承结构)可以套装到球体上，由此，该构件围绕球形的接合段不仅可以旋转而且还可以倾转。这样提供了下述优点：在球形的接合段上可以实现第二构件的扭矩和力的自由支承，从而在塑料构件与第二构件连接期间没有或者仅有很小的力和扭矩传递到锚固段中。
此外，锚固段可以包括杆部和夹紧装置。由此可以将连接元件通过特别简单的方式置入塑料构件的通口中，其中，杆部穿过所述通口伸出并且可以在塑料构件的对置一侧上借助于夹紧装置锁定在该塑料构件上。
根据第一实施方式，所述夹紧装置构造为紧固夹具的形式。本发明意义下的紧固夹具是基于偏心机构(凸轮)起作用的杠杆，其偏心度能够实现从连接元件无夹紧应力的开放位置转移到连接元件得以夹紧的闭锁位置中，反之亦然。所述紧固夹具可以构造为快速夹具，从而可以通过简单的方式将连接元件插入塑料构件中并使其与该塑料构件位置固定地连接。
在本发明的第二实施方式中，所述夹紧装置也可以构造为螺旋闭锁件。在这个实施方式中，杆部在其与接合段对置的轴向端部上具有螺纹，螺母可以旋拧到该螺纹上，以便将连接元件固定在塑料构件上。
在两个实施方式中，接合段均可以在塑料构件的第一侧从该塑料构件伸出，而锚固段可以至少部分地在塑料构件的第二侧伸出，其中，塑料构件的第一和第二侧彼此对置。
此外，所述塑料构件可以是一种纤维增强的塑料构件，在基质内设置有增强纤维。
根据一种优选的实施方式，所述塑料构件构造为具有一个芯部和至少一层加强层的夹层构件。加强层可以在一侧也可以在两侧貼覆于芯部上。作为此外的另选方案，也可以用加强层缠绕或编绕芯部。加强层于是构造为保护面层或覆盖层。所述夹层构件具有下述优点：加强层设置在边缘侧，并且由此赋予夹层构件高的机械性能，同时在内部置入比较经济的和轻量的芯部。
此外，可以设置一个通口，该通口穿过所述塑料构件从其第一侧到其第二侧延伸，并且至少连接元件的锚固段可以置入该通口中。
此外，还可以在所述通口中设置抗压力的插入件，利用该插入件能够在所述连接元件的接合段与所述夹紧装置之间传递预紧力。通过这种方式，可以在将连接元件装配在塑料构件上时避免由于预紧力给塑料构件施加压力。预紧力取而代之地经由插入件和所述塑料构件的一部分作用到夹紧装置上。该插入件可以构造为衬套、边缘衬套(Randbuchse)或双边缘衬套(Doppelrandbuchse)。
根据本发明的一种特别优选的实施方式，夹层构件包括一个芯部，该芯部配设有构成所述塑料构件的第一侧的第一覆盖层和构成所述塑料构件的第二侧的第二覆盖层。在此，通口构造为圆孔，该圆孔在第一覆盖层的和芯部的区域内具有第一直径，而在第二覆盖层的区域内具有第二直径，第二直径小于第一直径。由此，在通口内在从大直径到小直径的过渡中沿着轴向方向形成一个台阶或者说凸缘，该凸缘沿着周向构成。插入件在较大直径的区域内被插入通口中，直到它支承在环绕的凸缘上。在夹紧所述连接元件时，产生了从接合段到插入件上、经由环绕的凸缘到第二覆盖层上的力流。利用该夹紧装置施加一个反力。芯部通常由一种挠曲弹性的(柔软的)泡沫材料构成，并且因此不适合于吸收预紧力。在用预紧力加载时，泡沫芯部将显示出挠性凹陷和收缩现象，因此连接元件从塑料构件松开。
附图说明
下文将借助针对附图的说明进一步详细地阐述本发明。权利要求、附图和说明书包含了许多特征，下面将结合本发明的示例性描述的实施方式对这些特征进行阐释。本领域技术人员也可单独地和以其他组合方式考虑这些特征，以构成适配于本发明相应应用的其他一些实施方式。
在示意图中示出：
图1为塑料构件连同设置于其上的连接元件的原理性结构构造。
具体实施方式
图1示出了塑料构件10连同设置于其上的连接元件20的剖视图。塑料构件10构造为夹层构件，具有在图1中图示为上部增强层11的第一增强层11和在图1中构造为下部增强层的第二增强层11′。增强层11、11′由纤维增强塑料构成，其中，在基质材料例如环氧树脂、热塑性或热固性基质中置入有增强纤维。上部增强层11构成了复合构件的第一侧10a。下部增强层11′构成了复合构件10的第二侧10b。在增强层11、11′之间置入一个芯部12。该芯部12包围一个嵌体13，该嵌体具有一个内孔或者说一个通口，至少连接元件20可以穿插通过该内孔。优选地，在制造复合构件20时，在生产芯部12时便已将嵌体13整合进去，方式是：利用构成芯部的材料发泡包围该嵌体13。例如聚氨酯(PUR)泡沫适合作为该材料。作为泡沫材料之外的另选方案，芯部12也可以由木材构成。
泡沫芯部可以具有从70kg/m3至250kg/m3范围内的密度。多种不同的材料适合构成该泡沫芯部，特别是聚氨酯泡沫(PU-泡沫)，聚乙烯泡沫(PET-泡沫)、聚氯乙烯泡沫(PVC-泡沫)、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(PMI-泡沫)或者聚醚酰亚胺泡沫(PEI-泡沫)。
连接元件20构造为球头销栓的形式。它包括一个接合段21和一个锚固段，其中，后者由一个杆部22和一个夹紧装置构成。夹紧装置在图1中构造为紧固夹具25，该紧固夹具设置在杆部22的一个轴向端部上，该端部与杆部22的球形接合段21设于其上的那个轴向端部相对置。因此连接元件20可以利用锚固段固定设置在塑料构件10上。如从图1中可以看出的那样，穿过塑料构件10的通口设计为圆孔。该孔在第一增强层11的区域内和在泡沫芯部12的区域内具有较大的直径。该孔在下部覆盖层11′的区域内具有较小的直径。所述下部覆盖层11′在从上部区域到下部区域的过渡中构成一个止挡，其形式上为沿着周向环绕的凸缘。一个插入件24置入所述通口的上部区域内。该插入件24在图1中构造为带有一个突沿的衬套。在图1中在衬套24的上部区域内示出了该突沿。因此衬套24便以其下端部支撑在所述下部覆盖层11′上。在连接元件20装配到塑料构件10中时，首先将衬套24插入通口中。然后，将连接元件20置入沿着衬套的轴向方向延伸的孔中。接着，利用夹紧装置产生一个预紧力，使得接合段21通过衬套24与下部覆盖层和夹紧装置预紧。为此，将夹紧装置25围绕一个球形的支承结构23转动。该支承结构23构造在杆部22的朝向夹紧装置25的轴向端部上。
在图1中图示出了一个垫片26，然而该垫片纯粹是可选的。通过预紧力保证连接元件20或者说球头销栓可靠而无间隙地固定在塑料构件10上。并没有作用力随此传递到塑料构件10上。这种作用力将会导致覆盖层11和覆盖层11′相向压挤变形，同时芯部12受到挤压。这样的效应是不希望有的，因为其长此下去会引发蠕变状况，由此使塑料构件10受损。
为了确保实现可靠、无间隙的支承保持，连接元件20的长度(亦即在接合区域21与夹紧装置之间的距离)与插入件24的长度以及与复合构件10的厚度协调匹配。
此外，如从图1中可以看出的那样，支撑元件24的突沿具有一定的弯曲度，该弯曲度与球形接合段21的弯曲度相适配。在覆盖层11中也具有相应的弯曲度。该弯曲提供了下述优点：在将连接元件20置入衬套24或插入件24中时可以实现误差补偿。这相对于将插入件24构造为商业上通用之衬套的实施方式而言是一个重要优点，在商业上通用之衬套中，突沿的区域构成一个相对圆柱形套筒的区域成直角的凸肩。按另一实施方式，插入件24可以构造为圆柱形的套筒，而无突沿。

Claims (10)

1.带有连接元件(20)的塑料构件(10)，所述连接元件(20)具有：
-接合段(21)，该接合段至少部分地从所述塑料构件(10)伸出，和
-锚固段(23)，所述连接元件(20)利用该锚固段与所述塑料构件可拆式连接，
其中，所述锚固段(23)与所述接合段(21)相比具有更小的横截面周长。
2.如权利要求1所述的塑料构件(10)，其特征在于：所述接合段(21)至少部分呈球形构造。
3.如权利要求1或2之任一项所述的塑料构件(10)，其特征在于：所述锚固段包括杆部(22)和夹紧装置。
4.如权利要求3所述的塑料构件(10)，其特征在于：所述夹紧装置构造为紧固夹具或构造为螺旋闭锁件。
5.如前述权利要求之任一项所述的塑料构件(10)，其特征在于：所述接合段(21)在所述塑料构件(10)的第一侧(10a)从该塑料构件(10)伸出，而所述锚固段至少部分地在所述塑料构件(10)的第二侧(10b)伸出，其中，所述塑料构件(10)的第一和第二侧彼此对置。
6.如前述权利要求之任一项所述的塑料构件(10)，其特征在于：所述塑料构件(10)是纤维增强的塑料构件，在基质内设置有增强纤维。
7.如前述权利要求之任一项所述的塑料构件(10)，其特征在于：所述塑料构件(10)是夹层构件，其包括一个芯部(12)和至少一层加强层(11)。
8.如前述权利要求之任一项所述的塑料构件(10)，其特征在于：设有穿过所述塑料构件(10)从其第一侧(10a)到其第二侧(10b)延伸的通口，至少所述连接元件(20)的锚固段能被置入该通口中。
9.如前述权利要求之任一项所述的塑料构件(10)，其特征在于：在所述通口内设有抗压力的插入件(24)，利用该插入件能够在所述接合段(21)与所述夹紧装置之间传递预紧力。
10.如权利要求8或9之任一项所述的塑料构件(10)，其特征在于：所述夹层构件(10)具有芯部(12)，包括构成第一侧(10a)的第一覆盖层(11)和构成第二侧(10b)的第二覆盖层(11′)，并且所述通口构造为圆孔，该圆孔在所述第一覆盖层(11)和所述芯部(12)的区域内具有第一直径，而在所述第二覆盖层(11′)的区域内具有第二直径，第二直径小于第一直径，使得所述第二覆盖层(11′)沿着通口的轴向方向构成一个环绕的凸缘，所述插入件(24)支撑在该凸缘上。
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