CN107499392A - 车辆连接结构及其制造方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车辆连接结构及其制造方法和车辆，该方法包括：S1.确定金属部件和碳纤维复合材料部件的连接位点，使所述金属部件的连接位点形成为具有L型翻边结构的连接预置件；S2.在所述金属部件的所述L型翻边结构的拐角的内侧涂覆折边胶；S3.将所述碳纤维复合材料部件的连接位点对准所述金属部件的涂覆折边胶的L型翻边结构处放置；S4.将所述第二边的待翻折段向所述碳纤维复合材料部件的方向翻折，形成为所述金属部件包夹所述碳纤维复合材料部件的U型锁合连接结构；S5.在所述金属部件的翻折段与所述碳纤维复合材料部件的连接边界处涂覆密封胶。该方法能够避免在碳纤维复合材料部件与金属部件连接时产生连接开孔。

Description

车辆连接结构及其制造方法和车辆

技术领域

本公开涉及复合材料技术领域，具体地，涉及一种碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构及其制造方法和车辆。

背景技术

近年来，碳纤维复合材料以独特的轻量化效果、高比刚度、高比强度及耐腐蚀性成为汽车工业领域的轻量化主流技术趋势。随着碳纤维复合材料应用的日益广泛，汽车碳纤维复合材料部件和金属部件之间连接紧固的问题日益突出，汽车行业中传统的金属零部件之间的连接方式已不能适应客观应用的需求。

目前，汽车碳纤维复合材料部件和金属部件的连接装配方法中，胶接配合机械连接为主流方式，但这种连接方式需在碳纤维复合材料部件机械连接处开孔，而碳纤维复合材料脆性大、强度高等特性不仅使得机械钻削加工困难，开孔成本高，更导致开孔处纤维断裂，性能下降严重。同时，机械连接用紧固件因其本身重量大，降低了连接结构的轻量化效果。此外，该方法需同时生产紧固件并采用专用设备进行生产制造，投入成本较高。

因此，有必要不断改进汽车碳纤维复合材料部件和金属部件的连接方式，并进行合理选择。

发明内容

本公开的目的是提供一种避免产生连接开孔的碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构及其制造方法和车辆。

为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构的制造方法，该方法包括：

S1.确定金属部件和碳纤维复合材料部件的连接位点，使所述金属部件的连接位点形成为具有L型翻边结构的连接预置件，所述L型翻边结构包括底板和侧壁且所述底板和所述侧壁交汇形成拐角；所述底板与所述金属部件的连接位点以外的部分相连接；所述侧壁向连接所述碳纤维复合材料部件的方向延伸；所述侧壁包括靠近所述底板的竖直段和远离所述底板的待翻折段；所述竖直段的长度与所述碳纤维复合材料部件的连接位点的厚度相匹配；

S2.在所述金属部件的所述L型翻边结构的拐角的内侧涂覆折边胶；所述折边胶黏附于所述底板和所述侧壁上；

S3.将所述碳纤维复合材料部件的放置在所述底板上，并且使所述碳纤维复合材料部件的连接位点靠近所述侧壁；所述碳纤维复合材料部件的连接位点的底面与所述底板通过所述折边胶粘合；所述碳纤维复合材料部件的连接位点的侧面与所述侧壁的竖直段通过所述折边胶粘合；

S4.将所述金属部件的待翻折段向所述碳纤维复合材料部件的方向翻折；翻折后的所述待翻折段形成翻折段；所述碳纤维复合材料部件的连接位点的顶面与所述翻折段通过所述折边胶粘合，形成为所述金属部件包夹所述碳纤维复合材料部件的U型锁合连接结构；

S5.在所述金属部件的翻折段与所述碳纤维复合材料部件的连接边界处涂覆密封胶。

可选地，所述U型锁合连接结构的搭接宽度为不小于8mm。

可选地，所述U型锁合连接结构的锁合深度为不小于5mm。

可选地，步骤S2中，所述折边胶采用挤出的方式进行涂覆，所述折边胶的挤出直径为2-4mm。

可选地，所述折边胶的剪切强度为不小于12MPa。

可选地，所述折边胶为选自环氧折边胶、聚氨酯折边胶和聚丙烯酸酯折边胶中的至少一种。

可选地，所述密封胶的剪切强度为不小于4MPa。

可选地，所述密封胶为选自合成橡胶密封胶、PVC密封胶和聚氨酯密封胶中的至少一种。

本公开第二方面：提供一种由本公开第一方面所述的方法制造的碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构。

本公开第三方面：提供一种车辆，该车辆包括本公开第二方面所述的碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构。

通过上述技术方案，本公开提供的方法能够避免在碳纤维复合材料部件与金属部件连接时产生连接开孔，所制造的连接结构无需紧固件，降低了加工制造成本。同时，本公开提供的方法能够保证连接结构的性能稳定性，并提高连接结构和车辆的轻量化效果。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开提供的碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构的制造方法流程示意图；

图2是采用本公开的方法制造的碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构的俯视图。

附图标记说明

1 连接位点 2 碳纤维复合材料部件

3 金属部件

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开第一方面：提供一种碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构的制造方法，参考图1，该方法包括：

S1.确定金属部件和碳纤维复合材料部件的连接位点，使所述金属部件的连接位点形成为具有L型翻边结构的连接预置件，所述L型翻边结构包括第一边和第二边且所述第一边和第二边交汇形成拐角；所述第一边与所述金属部件的连接位点以外的部分相连接；所述第二边向与所述碳纤维复合材料部件连接的方向延伸；所述第二边包括靠近所述第一边的竖直段和远离所述第一边的待翻折段；所述竖直段的长度与所述碳纤维复合材料部件的连接位点的厚度相匹配；

S2.在所述金属部件的所述L型翻边结构的拐角的内侧涂覆折边胶；所述折边胶黏附于所述第一边和第二边上；

S3.将所述碳纤维复合材料部件的连接位点对准所述金属部件的涂覆折边胶的L型翻边结构处放置，使所述碳纤维复合材料部件的连接位点的两面分别通过所述折边胶与所述L型翻边结构的第一边和第二边粘合；

S4.将所述第二边的待翻折段向所述碳纤维复合材料部件的方向翻折；翻折后的所述待翻折段形成翻折段，使所述碳纤维复合材料部件的连接位点的第三面通过所述折边胶与所述翻折段粘合，形成为所述金属部件包夹所述碳纤维复合材料部件的U型锁合连接结构；

S5.在所述金属部件的翻折段与所述碳纤维复合材料部件的连接边界处涂覆密封胶。

本公开中，所述金属部件和碳纤维复合材料部件的连接位点是指两者形成连接结构后相连接的那部分，例如，当制作如图1所示的连接结构时，金属部件的连接位点为包夹碳纤维复合材料部件的U型结构部分，碳纤维复合材料部件的连接位点为被金属部件包夹的那部分。图1示出了采用本公开的方法制造碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构的操作流程，图中所制造的连接结构为将平板状的金属部件与平板状的碳纤维复合材料部件在所需的连接位点(碳纤维复合材料部件的连接位点为其两端)进行连接得到的。实际操作时，所述连接位点的位置的确定可以根据需要进行设计，例如，参考图2，当碳纤维复合材料部件与金属部件的连接面积较大时，所述连接位点可以为点型而非线型设置，在确保连接结构性能的同时，降低制造难度。

根据本公开，步骤S1中，使所述金属部件的连接位点形成为具有L型翻边结构的连接预置件的操作可以采用本领域的常规方法，如通过压力机带动翻边模得到所述L型翻边结构，上述方法为本领域技术人员熟知的，本公开不再赘述。所述L型翻边结构的拐角一般为90°，如图1所示。图1中，参考图面方面，向上伸出的部分为所述L型翻边结构的第二边，横向的部分为所述L型翻边结构的第一边，所述第一边用于与所述碳纤维复合材料部件的连接位点的一面(步骤S4中的所述第三面)粘合，所述第二边用于与所述碳纤维复合材料部件的连接位点的另两面粘合，因此，本公开将所述第二边定义为包括竖直段和待翻折段，即所述竖直段和待翻折段将分别在步骤S3和S4中与所述碳纤维复合材料部件的连接位点的两面粘合。

根据本公开，步骤S2中，在所述金属部件的所述L型翻边结构的拐角的内侧涂覆折边胶使得所述折边胶黏附于所述第一边和第二边上。所述折边胶的涂覆方式可以为本领域技术人员熟知的，例如，所述折边胶可以采用挤出的方式进行涂覆，所述折边胶的挤出直径可以为2-4mm，挤出直径在上述范围内时，可以保证金属部件和碳纤维复合材料部件的连接可靠性。

根据本公开，步骤S3中，将所述碳纤维复合材料部件的连接位点对准所述金属部件的涂覆折边胶的L型翻边结构处放置，之后可以通过轻微挤压，使所述碳纤维复合材料部件的连接位点的两面分别通过所述折边胶与所述L型翻边结构的第一边和第二边粘合。在图1中所述碳纤维复合材料部件的连接位点的两面为碳纤维复合材料部件连接位点的端面和一个侧面。

根据本公开，步骤S4中，将所述第二边的待翻折段向所述碳纤维复合材料部件的方向翻折的操作可以采用本领域的常规方法，如通过压力机带动包边模以将所述待翻折段进行翻折，上述方法为本领域技术人员熟知的，本公开不再赘述。将所述待翻折段翻折至与所述碳纤维复合材料部件的连接位点的第三面贴合，形成翻折面。这样，能够使得所述碳纤维复合材料部件的连接位点的第三面通过所述折边胶与所述翻折段粘合，又由于竖直段的长度与所述碳纤维复合材料部件的连接位点的厚度相匹配，最终形成为所述金属部件包夹所述碳纤维复合材料部件的U型锁合连接结构。图1中，所述碳纤维复合材料部件的连接位点的第三面为碳纤维复合材料部件连接位点的另一个侧面。

根据本公开，步骤S5中，在所述金属部件的翻折段与所述碳纤维复合材料部件的连接边界处涂覆密封胶可以进一步提高所得连接结构的密封性和防腐蚀能力。

根据本公开，为了提高连接结构的连接稳定性，所述U型锁合连接结构的搭接宽度可以为不小于8mm，优选为15-25mm。所述搭接宽度是指所述金属部件包夹所述碳纤维复合材料部件那部分的宽度，即所述翻折段的宽度。

根据本公开，为了提高连接结构的连接稳定性，所述U型锁合连接结构的锁合深度可以为不小于5mm，优选为6-8mm。所述锁合深度是指所述碳纤维复合材料部件被金属部件包夹的长度，即所述翻折段的长度。

根据本公开，所述折边胶可以为本领域常规的。为了进一步提高金属部件和碳纤维复合材料部件的连接强度，所述折边胶的剪切强度可以为不小于12MPa。所述折边胶可以商购得到，例如，所述折边胶可以为选自环氧折边胶、聚氨酯折边胶和聚丙烯酸酯折边胶中的至少一种。

根据本公开，所述密封胶可以为本领域常规的。为了进一步提高连接结构的连接强度和密封性，所述密封胶的剪切强度可以为不小于4MPa。所述密封胶可以商购得到，例如，所述密封胶为选自合成橡胶密封胶、PVC密封胶和聚氨酯密封胶中的至少一种。

本公开提供的方法无需对碳纤维复合材料部件进行钻孔处理，能够保证碳纤维复合材料的纤维连续性，从而保证连接结构的使用性能。同时，因为无需使用紧固件，降低了加工制造成本，提高了连接结构和车辆的轻量化效果。

本公开第二方面：提供一种由本公开第一方面所述的方法制造的碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构。参考图2，其中，通过四个连接位点1，使平板状的碳纤维复合材料部件2被平板状的金属部件3包夹，得到碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构。

本公开提供的连接结构连接稳定，轻量化显著，同时具有优异的使用性能以及良好的密封性和防腐蚀能力。

本公开第三方面：提供一种车辆，该车辆包括本公开第二方面所述的碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构的制造方法，其特征在于，该方法包括：

S1.确定金属部件和碳纤维复合材料部件的连接位点，使所述金属部件的连接位点形成为具有L型翻边结构的连接预置件，所述L型翻边结构包括第一边和第二边且所述第一边和第二边交汇形成拐角；所述第一边与所述金属部件的连接位点以外的部分相连接；所述第二边向与所述碳纤维复合材料部件连接的方向延伸；所述第二边包括靠近所述第一边的竖直段和远离所述第一边的待翻折段；所述竖直段的长度与所述碳纤维复合材料部件的连接位点的厚度相匹配；

S2.在所述金属部件的所述L型翻边结构的拐角的内侧涂覆折边胶；所述折边胶黏附于所述第一边和第二边上；

S3.将所述碳纤维复合材料部件的连接位点对准所述金属部件的涂覆折边胶的L型翻边结构处放置，使所述碳纤维复合材料部件的连接位点的两面分别通过所述折边胶与所述L型翻边结构的第一边和第二边粘合；

S4.将所述第二边的待翻折段向所述碳纤维复合材料部件的方向翻折；翻折后的所述待翻折段形成翻折段，使所述碳纤维复合材料部件的连接位点的第三面通过所述折边胶与所述翻折段粘合，形成为所述金属部件包夹所述碳纤维复合材料部件的U型锁合连接结构；

S5.在所述金属部件的翻折段与所述碳纤维复合材料部件的连接边界处涂覆折边胶。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述U型锁合连接结构的搭接宽度为不小于8mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述U型锁合连接结构的锁合深度为不小于5mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S2中，所述折边胶采用挤出的方式进行涂覆，所述折边胶的挤出直径为2-4mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述折边胶的剪切强度为不小于12MPa。

6.根据要求5所述的方法，其中，所述折边胶为选自环氧折边胶、聚氨酯折边胶和聚丙烯酸酯折边胶中的至少一种。

7.根据要求1所述的方法，其中，所述密封胶的剪切强度为不小于4MPa。

8.根据要求7所述的方法，其中，所述密封胶为选自合成橡胶密封胶、PVC密封胶和聚氨酯密封胶中的至少一种。

9.一种由权利要求1-8中任意一项所述的方法制造的碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构。

10.一种车辆，其特征在于，该车辆包括权利要求9所述的碳纤维复合材料部件与金属部件连接结构。