CN208529875U - 碳纤维件与金属件的连接结构及汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种碳纤维件与金属件的连接结构及具有该碳纤维件与金属件的连接结构的汽车，具体的碳纤维件与金属件的连接结构包括：碳纤维件和金属件，所述碳纤维件和金属件之间具有粘结剂层，所述碳纤维件包括碳纤维件主体和朝向所述金属件延伸的凸起，所述金属件包括金属件主体和用于容纳所述碳纤维件的凹陷。该碳纤维件与金属件的连接结构通过改变碳纤维局部厚度形成凸起增加金属件与碳纤维件之间的连接强度；碳纤维件与金属件地连接更加牢固。
Description
技术领域
本实用新型涉及碳纤维技术领域，尤其涉及碳纤维件与金属件的连接结构及具有该连接结构的汽车。
背景技术
随着新能源汽车对整车重量提出越来越严厉的要求，碳纤维作为高强度、高刚度的轻质材料已经得到越来越广泛的应用。碳纤维在整车的应用包括车身骨架的主承力结构，以及例如前机盖、翼子板、侧围板及后背门等内外覆盖件。碳纤维应用对整车轻量化及客户体验有极大的提升效应。碳纤维因其比强度、比刚度的优势在整车上有较大的应用前景，但是碳纤维与金属之间的连接仍是一个行业内亟需解决的问题。两者之间的连接刚/强度、疲劳耐久性仍是行业难题。
目前，碳纤维和金属之间的连接包括机械连接(螺接/卡接)、胶接、钎焊/摩擦焊接以及机械连接和胶结的混合方式四种方式。例如，对于强度要求不高的部位，通过胶接的方法实现连接；在结构承力部位，则通过机械连接与胶接的混合方式，以保证该连接部位能够承受足够的剪切力及剥离力；钎焊/摩擦焊接通过在碳纤维表面预制特殊材料后与金属进行连接。
然而，胶接的性能受环境(湿、热、腐蚀介质)影响大，且胶接的耐剥离能力差；机械连接通常是通过螺栓、螺钉等金属部件作为连接件，碳纤维与连接件之间易发生电化学腐蚀缺陷，且配合连接件的开孔会降低碳纤维基材强度；混合连接由于前述两种方式的独立并存，不能规避任意一种连接方式存在的缺陷。钎焊/摩擦焊接方式增加在碳纤维表面预制新材料及焊接工装相关费用，连接成本上升。
可见，现有技术中，碳纤维和金属之间的连接不能兼顾连接的耐剥离能力和抗腐蚀能力、并同时避免破坏碳纤维基材的强度。
实用新型内容
鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种碳纤维件与金属件的连接更加牢固的碳纤维件与金属件的连接结构。
本实用新型的目的还在于提供一种汽车，该汽车具有连接更加牢固的碳纤维件与金属件的连接结构。
一个方面，本实用新型提出了一种碳纤维件与金属件的连接结构，包括碳纤维件和金属件，所述碳纤维件和金属件之间具有粘结剂层，所述碳纤维件包括碳纤维件主体和朝向所述金属件延伸的凸起，所述金属件包括金属件主体和用于容纳所述碳纤维件的凹陷。
进一步地，上述碳纤维件与金属件的连接结构中，所述凸起用于增加所述碳纤维件和所述金属件的面内剪切力。
进一步地，上述碳纤维件与金属件的连接结构中，所述凸起朝向所述金属件截面逐渐变小。
进一步地，上述碳纤维件与金属件的连接结构中，所述凸起为圆台形或棱台形。
进一步地，上述碳纤维件与金属件的连接结构中，所述凸起平行于所述凸起轴线的截面背向所述碳纤维件的端部边缘具有弧形倒角。
进一步地，上述碳纤维件与金属件的连接结构中，所述凸起平行于所述凸起轴线的截面靠近所述碳纤维件的端部为弧形的过渡段。
进一步地，上述碳纤维件与金属件的连接结构中，所述碳纤维件主体为板状结构。
进一步地，上述碳纤维件与金属件的连接结构中，所述金属件主体为板状结构。
进一步地，上述碳纤维件与金属件的连接结构中，所述凸起与所述碳纤维件主体一体成型。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型的碳纤维件与金属件的连接结构通过改变碳纤维局部厚度形成凸起增加金属件与碳纤维件之间的连接强度，碳纤维件与金属件的连接更加牢固；相较于螺栓连接的形式降低了连接接头的重量。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实用新型第一实施例的碳纤维件与金属件的连接结构的结构示意图。
图2为图1的碳纤维件与金属件的连接结构的剖切示意图。
图3为本实用新型第二实施例的碳纤维件与金属件的连接结构的结构示意图。
图4为本实用新型第三实施例的碳纤维件与金属件的连接结构的结构示意图。
图5为图4的碳纤维件与金属件的连接结构的剖切示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
参阅图1，本实用新型的第一实施例中，碳纤维件与金属件的连接结构，包括碳纤维件1和金属件2，以及粘结剂层3。
碳纤维件1采用包括碳纤维的材料制成，碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。
参阅图2，粘结剂层3用于胶接碳纤维件1和金属件2。碳纤维件1包括碳纤维件主体14和朝向金属件2延伸的凸起11。
碳纤维件主体14为板状结构，凸起11增大了胶接的接触面积，提高了耐剥离性。板状结构的碳纤维件主体14无需更改碳纤维外露表面，碳纤维件1使用功能无影响，碳纤维可作为内/外覆盖件使用。凸起11用于增加碳纤维件1和金属件2的面内剪切力。凸起11朝向金属件2截面逐渐变小的圆台形。凸起11平行于凸起轴线O的截面背向碳纤维件1的端部边缘具有弧形倒角12。凸起11平行于凸起轴线O的截面靠近碳纤维件1的端部为弧形的过渡段13。凸起11与碳纤维件主体14一体成型。在其他实施例中凸起11为棱台形或柱形结构。
金属件2包括金属件主体22和用于容纳碳纤维件1的凹陷部21。该凹陷部21用于贴合碳纤维件1的凸起11。金属件主体22为板状结构，在其他实施例中，金属件主体22为铸造件或型材。凹陷部21与金属件主体22一体成型。
参阅图3，本实用新型的第二实施例中，凸起11为长条形结构，该连接结构增强了剪切强度、拉伸强度、耐剥离性。该连接结构可分为三层，包括具有凸起11的碳纤维件1、粘结剂层3、具有凹陷部21的金属件2。碳纤维件1和金属件2通过粘结剂层3胶接。凸起11厚度大于碳纤维件主体14厚度。凸起11沿垂直于凸起轴线O的凸楞轴线A延伸。
参阅图4、图5，本实用新型的第三实施例中，碳纤维件1与金属件2的连接结构外观为平板状结构，该连接结构增强了剪切强度、拉伸强度、耐剥离性。
相较于碳纤维件1与金属件2直接胶结的形式，本实用新型的碳纤维件与金属件的连接结构一方面通过类似卡接方式提高两者间的面内剪切力，即碳纤维件1与金属件2的接头的连接强度及疲劳耐久强度；另一方面增大碳纤维件1与金属件2之间的接触面积以保证接头处具有较高的剪切强度、拉伸强度、耐剥离性。
相较于采用螺栓连接碳纤维件1和金属件2的形式，本实用新型的碳纤维件与金属件的连接结构一方面规避了需要在碳纤维件1上预制连接孔导致的碳纤维强度下降、应力集中及螺栓与金属件2之间电化学腐蚀的缺陷。另一方面，因为本实用新型的碳纤维件与金属件的连接结构的不需要使用螺栓所以重量更轻。
本实用新型的碳纤维件与金属件的连接结构通过改变碳纤维局部厚度形成凸起增加金属件2与碳纤维件1之间的连接强度，碳纤维件1与金属件2的连接更加牢固；相较于螺栓连接的形式降低了连接接头的重量。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种碳纤维件与金属件的连接结构，包括碳纤维件(1)和金属件(2)，所述碳纤维件(1)和所述金属件(2)之间具有粘结剂层(3)，其特征在于，所述碳纤维件(1)包括碳纤维件主体(14)和朝向所述金属件(2)延伸的凸起(11)，所述金属件(2)包括金属件主体(22)和用于容纳所述碳纤维件(1)的凹陷(21)。
2.根据权利要求1所述的碳纤维件与金属件的连接结构，其特征在于，所述凸起(11)用于增加所述碳纤维件(1)和所述金属件(2)的面内剪切力。
3.根据权利要求1所述的碳纤维件与金属件的连接结构，其特征在于，所述凸起(11)朝向所述金属件(2)截面逐渐变小。
4.根据权利要求3所述的碳纤维件与金属件的连接结构，其特征在于，所述凸起(11)为圆台形或棱台形。
5.根据权利要求4所述的碳纤维件与金属件的连接结构，其特征在于，所述凸起(11)平行于所述凸起轴线(O)的截面背向所述碳纤维件(1)的端部边缘具有弧形倒角(12)。
6.根据权利要求4所述的碳纤维件与金属件的连接结构，其特征在于，所述凸起(11)平行于所述凸起轴线(O)的截面靠近所述碳纤维件(1)的端部为弧形的过渡段(13)。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的碳纤维件与金属件的连接结构，其特征在于，所述碳纤维件主体(14)为板状结构。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的碳纤维件与金属件的连接结构，其特征在于，所述金属件主体(22)为板状结构。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的碳纤维件与金属件的连接结构，其特征在于，所述凸起(11)与所述碳纤维件主体(14)一体成型。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求1-9中任意一项所述的碳纤维件与金属件的连接结构。
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| CN201820887906.3U CN208529875U (zh) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 碳纤维件与金属件的连接结构及汽车 |
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| CN (1) | CN208529875U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111844815A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种钢材料与碳纤维编织件的连接方法 |
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2018
- 2018-06-08 CN CN201820887906.3U patent/CN208529875U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111844815A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种钢材料与碳纤维编织件的连接方法 |
| CN111844815B (zh) * | 2020-07-15 | 2021-11-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种钢材料与碳纤维编织件的连接方法 |
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