DE112012003671T5

DE112012003671T5 - Faserverstärktes Kunststoffelement und Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffelements

Info

Publication number: DE112012003671T5
Application number: DE112012003671.9T
Authority: DE
Inventors: Shotaro Ayuzawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-09-04
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-07-03
Also published as: JPWO2013031360A1; US20140212624A1; JP5631498B2; WO2013031360A1

Abstract

Es wird ein faserverstärktes Kunststoffelement (11) angegeben, worin ein Montageloch (13a) in einem Plattenmaterial (12) ausgebildet ist, welches durch Einbetten einer Faser (16) ins Innere eines wärmehärtenden Kunststoffs (17) verstärkt ist, und ein anderes Element an dem faserverstärkten Kunststoffelement (11) mittels eines Sicherungselements (22) befestigt ist, das in dem Montageloch (13a) befestigt ist. Ein Einsetzelement (13), in dem das Montageloch (13a) ausgebildet ist, ist mit dem Inneren einer im Plattenmaterial (12) ausgebildeten Öffnung (12a) verbunden, und da das Einsetzelement (13) durch Heißpressen in einer Form (18) zusammen mit dem Plattenmaterial (12) gebildet wird, einem Material, das durch Imprägnieren einer Faser mit wärmehärtendem Kunststoff zu einer rohrförmigen Gestalt ausgebildet ist, wird es nicht nur unnötig, das Montageloch (13a) in ein faserverstärktes Kunststoffelement (11) zu bohren, nachdem die Formung abgeschlossen ist, um hierdurch die Anzahl der Verarbeitungsschritte zu reduzieren, sondern es wird auch unnötig, die Position der Öffnung (12a) des Plattenmaterials (12) in Bezug auf einen Montagelochformzapfen (21) der Form (18) genau auszurichten, wenn das ungehärtete Plattenmaterial (12) in das Innere der Form (18) gelegt wird, wodurch die Einfachheit des Betriebs stark verbessert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein faserverstärktes Kunststoffelement, worin ein Montageloch, in dem ein Sicherungselement befestigt ist, in einem Plattenmaterial gebildet ist, das durch Einbetten einer Faser in das Innere eines wärmehärtenden Kunststoffs verstärkt ist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Aus dem unten genannten Patentdokument 1 ist eine Anordnung bekannt, worin, um ein Aufhängungselement an einem aus kohlefaserverstärkten Kunststoff hergestellten Querelement zu sichern, ein Einsatz, der aus extrudiertem Aluminiummaterial gebildet ist und eine Außenumfangswand enthält, ein Sicherungsteil und eine Rippe im Inneren des Querelements eingebettet sind, und das Aufhängungselement an einem Sicherungsteil des Einsatzes mittels eines Bolzens gesichert ist.
Aus dem unten genannten Patentdokument 2 ist auch eine Anordnung bekannt, worin, wenn ein aus Aluminiumlegierung hergestellter Einsatz durch Verklebung an einem faserverstärkten Kunststoffelement befestigt wird, zwei Schichten, das sind eine chemische Umwandlungsbeschichtung und eine Elektroabscheidungsbeschichtung, auf einer Haftseite des Aluminiumlegierungseinsatzes ausgebildet werden, und die Elektroabscheidungsbeschichtung über Klebstoff auf einer Haftfläche des faserverstärkten Kunststoffelements haftet.
HERKÖMMLICHE DOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 2009-255799
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 2009-248358

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Da in der Anordnung, die im obigen Patentdokument 1 beschrieben ist, der Einsatz, der aus dem elektrisch leitfähigen extrudierten Aluminiummaterial gebildet ist, direkt ins Innere des Querelements eingebettet ist, das aus elektrisch leitfähigem kohlefaserverstärkten Kunststoff hergestellt ist, besteht die Möglichkeit, dass, wenn Feuchtigkeit zwischen die Verbindungsflächen der beiden Einsätze gelangt, elektrolytische Korrosion stattfindet und der aus Aluminium hergestellte Einsatz korrodiert.
Da ferner in der Anordnung, die im obigen Patentdokument 2 beschrieben ist, das faserverstärkte Kunststoffelement und der aus Aluminiumlegierung hergestellte Einsatz durch Verklebung fixiert sind, besteht die Möglichkeit, dass, solange keine ausreichende Haftfläche sichergestellt wird, sie sich voneinander ablösen, und wenn ein Versuch gemacht wird, um sicherzustellen, dass eine ausreichende Haftfläche vorhanden ist, die Größe des Einsatzes zunehmen würde und das Gewicht zunehmen würde.
Die leichteste und einfachste Struktur würde beinhalten, ein Montageloch in ein faserverstärktes Kunststoffelement zu bohren; und das Einsetzen eines Sicherungselements in dieses Montageloch würde ermöglichen, ein anderes Element an dem faserverstärkten Kunststoffelement oder dem am anderen Element zu befestigenden faserverstärkten Kunststoffelement zu befestigen.
Wenn jedoch ein Montageloch in das faserverstärkte Kunststoffelement gebohrt wird, nimmt nicht nur die Anzahl der Verarbeitungsschritte zu, wodurch die Kosten hochgehen, sondern es besteht auch das Problem, dass aufgrund der harten Kohlefaser oder Glasfaser der Werkzeugverschleiß erheblich würde.
Zur Lösung dieses Problems könnte man daran denken, vorab ein Montageloch in einem nicht ausgehärteten faserverstärkten Kunststoffelement auszubilden, das Montageloch lückenfrei auf den Außenumfang eines Montagelochformzapfens aufzusetzen, der an einer Form vorgesehen ist, wenn das faserverstärkte Kunststoffelement in die Form eingesetzt ist, und in diesem Zustand die Form zu verschließen und eine Heißpressformung durchzuführen, um somit ein faserverstärktes Kunststoffelement mit einem Montageloch zu formen. Wenn jedoch dieses Verfahren verwendet würde, wäre es nicht nur sehr mühsam, ein Montageloch eines ungehärteten faserverstärkten Kunststoffelements auf einen Außenumfang eines Montagelochformzapfens einer Form aufzusetzen, sondern es ergäbe auch das Problem, dass Falten in dem faserverstärkten Kunststoffelement um den Montagelochformzapfen auftreten würden, was die Qualität verschlechtert.
Die vorliegende Erfindung ist im Lichte der obigen Umstände durchgeführt worden, und ihre Aufgabe ist es, die Einfachheit der Verarbeitung und Festigkeit eines Montagelochs für ein Sicherungselement zu verbessern, das in einem Plattenmaterial eines faserverstärkten Kunststoffelements ausgebildet ist.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein faserverstärktes Kunststoffelement angegeben, worin ein Montageloch, in dem ein Sicherungselement befestigt ist, in einem Plattenmaterial ausgebildet ist, das durch Einbetten einer Faser ins Innere eines wärmehärtenden Kunststoffs verstärkt ist, worin ein Einsetzelement, in dem ein Montageloch ausgebildet ist, mit dem Inneren einer in dem Plattenmaterial ausgebildeten Öffnung verbunden ist, das Einsetzelement durch Imprägnieren einer Faser mit wärmehärtendem Kunststoff zu einer rohrfömigen Gestalt ausgebildet ist und zusammen mit dem Plattenmaterial mittels einer Form heißgepresst ist.
Ferner ist, gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten Aspekt, die in das Plattenmaterial eingebettete Faser eine Kohlefaser, und das Einsetzelement ist ein glasfaserhaltiges SMC-Material.
Ferner ist, gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten Aspekt, die in das Plattenmaterial eingebettete Faser eine Kohlefaser, und das Einsetzelement ist ein kohlefaserhaltiges SMC-Material.
Darüber hinaus ist, gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu dem ersten Aspekt, die in das Plattenmaterial eingebettete Faser Kohlefaser, und das Einsetzelement ist ein kohlefaserhaltiges Prepregmaterial.
Ferner ist, gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu einem der ersten bis vierten Aspekte, eine mit dem Sicherungselement in Kontakt stehende Oberfläche mit einer glasfaserhaltigen faserverstärkten Kunststoffschicht bedeckt.
Ferner wird, gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffelements angegeben, worin ein Montageloch, in dem ein Sicherungselement befestigt ist, in einem Plattenmaterial ausgebildet wird, das durch Einbetten einer Faser ins Innere eines wärmehärtenden Kunststoffs verstärkt ist, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt des Schichtens einer Mehrzahl von eine Öffnung aufweisenden Prepregs ins Innere einer einen Montagelochformzapfen aufweisenden Form, so dass sie einen Außenumfang des Montagelochformzapfens mit der Öffnung umgeben; einen Schritt des Einsetzens eines Einsetzelement, das durch Imprägnieren einer Faser mit wärmehärtendem Kunststoff zu einer rohrförmigen Gestalt ausgebildet ist, zwischen die Öffnung und den Montagelochformzapfen; und einen Schritt des Heißpressens und Härtens des Prepregs und des Einsetzelements durch Klemmen und Heizen der Form.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das faserverstärkte Kunststoffelement ein solches, worin ein Montageloch in einem Plattenmaterial gebildet ist, welches für die Einbettung einer Faser ins Innere eines wärmehärtenden Kunststoffs verstärkt ist, und ein anderes Element an dem faserverstärkten Kunststoffelement befestigt ist oder das faserverstärkte Kunststoffelement mit einem anderen Element mittels eines Sicherungselements befestigt ist, das in dem Montageloch befestigt ist. Das Einsetzelement, in dem das Montageloch ausgebildet ist, ist mit dem Inneren der im Plattenmaterial ausgebildeten Öffnung verbunden, und da das Einsetzelement durch Heißpressen einer Form, zusammen mit dem Plattenmaterial gebildet ist, einem Material, das durch Imprägnieren einer Faser mit wärmehärtendem Kunststoff mit einer Rohrform ausgebildet ist, wird es nicht nur unnötig, ein Montageloch in ein faserverstärktes Kunststoffelement zu bohren, nachdem die Formung abgeschlossen ist, wodurch die Anzahl der Verarbeitungsschritte reduziert wird, und wird es auch unnötig, die Position der Öffnung des Plattenmaterials in Bezug auf die Form genau auszurichten, wenn ein ungehärtetes Plattenmaterial in das Innere der Form eingesetzt wird, wodurch die Einfachheit des Betriebs stark verbessert wird.
Da ferner, gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, das Einsetzelement ein glasfaserhaltiges SMC-Material ist, ist es möglich, eine Spannungskonzentration um das Montageloch mittels der Glasfaser zu vermeiden, welche sich relativ leicht strecken lässt. Weil darüber hinaus die in das Plattenmaterial eingebettete Faser Kohlefaser ist, würde, wenn das am Montageloch befestigte Sicherungselement mit dem Plattenmaterial elektrisch verbunden würde, eine Möglichkeit bestehen, dass in dem Sicherungselement elektrolytische Korrosion auftritt, aber weil die im Einsetzelement enthaltene Glasfaser, mit der das Sicherungselement in Kontakt steht, ein schlechter Leiter ist, lässt es sich verhindern, dass das Sicherungselement mit dem Plattenmaterial über das Einsetzelement elektrisch verbunden wird, um hierdurch das Auftreten von elektrolytischer Korrosion zu vermeiden.
Weil darüber hinaus, gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, das Einsetzelement ein kohlefaserhaltiges SMC-Material ist, ist es möglich, die Festigkeit um das Montageloch herum mittels der Kohlefaser zu erhöhen, die eine relativ hohe Zugfestigkeit hat.
Da ferner, gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, das Einsetzelement eine prepreghaltige Kohlefaser ist, ist es möglich, die Festigkeit um das Montageloch herum mittels der Kohlefaser zu erhöhen, die eine relativ hohe Zugfestigkeit hat.
Weil darüber hinaus, gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Seite, mit der das Sicherungselement in Kontakt steht, durch eine glasfaserhaltige faserverstärkte Kunststoffschicht bedeckt ist, ist es möglich, elektrolytische Korrosion des Sicherungselements mittels der Glasfaser, die ein schlechter Wärmeleiter ist, zuverlässig zu vermeiden.
Ferner ist, gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, das faserverstärkte Kunststoffelement ein solches, in dem ein Montageloch mit einem Plattenmaterial gebildet wird, das durch Einbetten einer Faser ins Innere eines wärmehärtenden Kunststoffs verstärkt ist, und ein anderes Element an dem faserverstärkten Kunststoffelement befestigt wird oder das faserverstärkte Kunststoffelement an einem anderen Element mittels eines im Montageloch befestigten Sicherungselements befestigt wird. Da die Herstellung des faserverstärkten Kunststoffelements den Schritt enthält, eine Mehrzahl von Prepregs, die eine Öffnung haben, im Inneren einer Form aufeinanderzulegen, die einen Montagelochformzapfen aufweist, so dass sie den Außenumfang des Montagelochformzapfens mit der Öffnung umgeben, einen Schritt des Einsetzens eines Einsetzelements, das zum Imprägnieren einer Faser mit wärmehärtendem Kunststoff zu einer Rohrform ausgebildet ist, zwischen die Öffnung und den Montagelochformzapfen, und einen Schritt des Heißpressens und Härtens des Prepregs und des Einsetzelements durch Einklemmen und Heizen der Form, ist es nicht nur unnötig, ein Montageloch in ein faserverstärktes Kunststoffelement zu bohren, nachdem Formung abgeschlossen ist, wodurch die Anzahl der Herstellungsschritte verringert wird, sondern ist es auch unnötig, die Position der Öffnung des Plattenmaterials in Bezug auf den Montagelochformzapfen der Form genau auszurichten, wenn ein ungehärtetes Plattenmaterial in dem Innenraum der Form eingesetzt wird, wodurch die Einfachheit des Betriebs stark verbessert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht eines faserverstärkten Kunststoffelements im Gebrauchszustand (erste und zweite Ausführung)
2 ist eine Explosionsansicht entsprechend 1 (erste und zweite Ausführung)
3 ist ein Diagramm, das Schritte zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffelements zeigt (erste und zweite Ausführung)
4 ist eine Schnittansicht eines faserverstärkten Kunststoffelements (dritte Ausführung)
5 ist eine Perspektivansicht eines Einsetzelements vor dem Formen (dritte Ausführung)
Bezugszeichenliste

12: Plattenmaterial
12a: Öffnung
13: Einsetzelement
13a: Montageloch
14: Faserverstärkte Kunststoffschicht
15: Prepreg
15a: Öffnung
16: Faser
17: Wärmehärtender Kunststoff
18: Form
21: Montagelochformzapfen
22: Sicherungselement

ARTEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden die erste und zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf 1 bis 3 erläutert.
[ERSTE UND ZWEITE AUSFÜHRUNG]
Wie in 1 gezeigt, wird ein Element, wie etwa zum Beispiel ein Hilfsrahmen eines Automobils, als faserverstärktes Kunststoffelement 11 geformt. Das faserverstärkte Kunststoffelement 11 ist gebildet aus einem Plattenmaterial 12, einem Einsetzelement 13, das im Inneren einer Öffnung 12a des Plattenmaterials 12 angeordnet ist, und zwei ringförmigen faserverstärkten Kunststoffschichten 14 und 14, die auf obere und untere Seiten des Plattenmaterials 12 so geschichtet sind, dass sie sich von oberen und unteren Seiten des Einsetzelements 12 weg erstrecken. Das Plattenmaterial 12 ist gebildet, indem eine Mehrzahl von Prepregs 15 geschichtet werden.
Das Prepreg 15 ist ein Material, das gebildet wird durch Imprägnieren eines Gewebes oder UD (Schicht, worin eine Faser in einer Richtung ausgerichtet ist), das aus einer Faser 16, wie etwa Kohlefaser, Glasfaser oder Aramidfaser mit halbgehärtetem wärmehärtendem Kunststoff 17 (Epoxyharz oder Polyesterharz) gebildet ist, und keine Oberflächenklebrigkeit hat, sondern die Flexibilität, um sie an die Gestalt einer Form anpassen zu können. Wenn eine Mehrzahl von Prepregs 15 im geschichteten Zustand in die Form eingesetzt werden und zum Beispiel auf die Größenordnung von 130°C erhitzt werden, während Druck ausgeübt wird, härtet der wärmehärtende Kunststoff 17 aus, zum Erhalt eines Autoklav-Produkts, wie etwa eines trockenen Kohlenstoffprodukts.
Das Einsetzelement 13 ist aus SMC (Schichtform-Komposit) gebildet. Das SMC ist ein Material, das gebildet wird durch Imprägnieren einer Glasfaserschicht mit einem Material, worin ein Füllmittel, wie etwa Kalziumkarbonat oder ein anderes Additiv, zu einem wärmehärtendem Kunststoff hinzugefügt worden ist, wie etwa ungesättigtem Polyesterharz oder Vinylesterharz. Durch Einsetzen des Einsetzelements 13, das mit einer flexiblen dünnen Plattenform ausgebildet ist, in das Innere einer Form, und Ausüben von Druck und Wärme, um das nicht-gesättigte Polyesterharz auszuhärten, kann ein faserverstärktes Kunststoffprodukt mit beliebiger Gestalt geformt werden. Das Einsetzelement 13 ist, vor dem Einsetzen in die Form, zylinderförmig ausgebildet, zum Beispiel durch Aufwickeln eines bandförmigen SMC.
Nun wird ein Schritt zum Formen des faserverstärkten Kunststoffelements 11 in Bezug auf 3 erläutert.
Wie in 3A gezeigt, ist eine Form 18 zum Formen des faserverstärkten Kunststoffelements 11 aus einer Unterform 19 und einer Oberform 20 gebildet, und zwei Montagelochformzapfen 21 und 21 zum Formen von Montagelöchern 13a und 13a in dem Einsetzelement 13 des faserverstärkten Kunststoffelements 11 sind in einen Hohlraum der Unterform 19 eingesetzt. Die Anzahl der Montagelochformzapfen 21 und 21 ist nicht auf zwei beschränkt und kann ein, drei oder mehr sein.
Zuerst werden Öffnungen 14a und 14a der ringförmigen faserverstärkten Kunststoffschichten 14 und 14 um Außenumfänge der zwei Montagelochformzapfen 21 und 21 der Unterform 19 der Form 18 aufgesetzt. Anschließend werden die Mehrzahl von Prepregs 15, die vorab zu einer vorbestimmten Gestalt geschnitten worden sind, in den Hohlraum der Unterform 19 geschichtet. In jedem Prepreg 15 werden vorab zwei Öffnungen 15a und 15a ausgebildet, und das Prepreg 15 wird derart angeordnet, dass die Öffnungen 15a und 15a lose auf den Außenumfängen der zwei Montagelochformzapfen 21 und 21 sitzen.
Der Durchmesser der Öffnungen 15a und 15a des Prepregs 15 ist, relativ zum Durchmesser der Montagelochformzapfen 21 und 21 ausreichend groß, und daher ist der Betrieb zum Aufsetzen der Öffnungen 15a und 15a des Prepregs 15 auf die Außenumfänge der Montagelochformzapfen 21 und 21 einfach. Ferner ist es nicht notwendig, die Öffnungen 15a und 15a des Prepregs 15 relativ zu den Montagelochformzapfen 21 und 21 mit guter Präzision zu positionieren, und daher besteht auch dann kein Problem, wenn an den Rändern der Öffnungen 15a der Mehrzahl von Prepregs 15 Stufen auftreten. Die Öffnungen 15a der Mehrzahl von Prepregs 15 bilden die Öffnungen 12a und 12a des Plattenmaterials 12.
Anschließend werden, nachdem zylindrische Einsetzelemente 13 und 13 zwischen die Öffnungen 12 und 12a des Plattenmaterials 12 und die Montagelochformzapfen 21 und 21 eingesetzt worden sind, die ringförmigen faserverstärkten Kunststoffschichten 14 und 14 auf Oberseiten der Einsetzelemente 13 und 13 angeordnet. In diesem Prozess werden die Mitten der Öffnungen 14a und 14a der faserverstärkten Kunststoffschichten 14 und 14 auf Achsen der Montagelochformzapfen 21 und 21 angeordnet.
Anschließend wird, wie in 3B gezeigt, die Oberform 20 relativ zur Unterform 19 abgesenkt, um hierdurch die Formklemmung auszuführen. Diese Formklemmung ermöglicht, dass jedes einzelne Element 13 zwischen den oberen und unteren faserverstärkten Kunststoffschichten 14 und 14 eingeklemmt wird, plastisch verformt wird, in der radialen Richtung auswärts gedrückt wird und zum Inneren der Öffnung 12a des Plattenmaterials 12 ohne Lücke verteilt wird.
Wenn anschließend, wie in 3C gezeigt, die Form 18 erhitzt wird, werden die Prepregs 15 und die Einsetzelemente 13 und 13 thermisch ausgehärtet und integriert, um hierdurch die faserverstärkten Kunststoffschichten 14 mit deren oberen und unteren Seiten einstückig zu verbinden. Das so geformte faserverstärkte Kunststoffelement 11 wird aus der Form 18 entnommen, welche durch Trennen der Oberform 20 von der Unterform 19 geöffnet wird.
Wenn das faserverstärkte Kunststoffelement 11 wie oben beschrieben fertiggestellt ist, wie in 2 gezeigt, wird ein Sicherungselement 22, das zum Beispiel aus Aluminiumlegierung hergestellt ist, in das Montageloch 13a jedes Einsetzelements 13 des faserverstärkten Kunststoffelements 11 eingesetzt. Das Sicherungselement 22 ist aus einem ersten Element 23 und einem zweiten Element 24 gebildet, wobei das erste Element 23 einen Schaftabschnitt 23b enthält, an dessen Innenumfang ein Innengewinde 23a ausgebildet ist, und einen kreisförmigen Flansch 23c, der sich vom einen Ende des Schaftabschnitts 23b in der radialen Richtung erstreckt, und wobei das zweite Element 24 einen zylindrischen Schaftabschnitt 24a und einen kreisförmigen Flansch 24b enthält, der sich vom einen Ende des Schaftabschnitts 24a in der radialen Richtung erstreckt.
Wenn der Innenumfang des Schaftabschnitts 24a des zweiten Elements 24 auf den Außenumfang des Schaftabschnitts 23b des ersten Elements 23 im Inneren des Montagelochs 13a des Einsetzelements 13 aufgepresst ist, stützen sich der Flansch 23c des ersten Elements 23 und der Flansch 24c des zweiten Elements 24 gegen die zwei faserverstärkten Kunststoffschichten 14 und 14 ab, die auf die oberen und unteren Seiten des faserverstärkten Kunststoffelements 11 geschichtet sind. Weil sich in diesem Prozess die Spitze des Schaftabschnitts 24a des zweiten Elements 24 gegen die Unterseite des Flanschs 23c des ersten Elements 23 abstützt, wird die Lücke zwischen den beiden Flanschen 23c und 24b auf eine Lücke beschränkt, die mit der Dicke des faserverstärkten Kunststoffelements 11 übereinstimmt. Daher ermöglicht das Schrauben eines Bolzens 26, der durch ein Bolzenloch 25 eines Aufhängungselements 25 in das Innengewinde 23a des ersten Elements 23 eingesetzt ist, dass das Aufhängungselement 25 fest an dem faserverstärkten Kunststoffelement 11 befestigt wird, welches den Automobilhilfsrahmen bildet.
Da, wie oben beschrieben, die Montagelöcher 13a und 13a des faserverstärkten Kunststoffelements 11 aus den Einsetzelementen 13 und 13 gebildet sind, die zusammen mit den Prepregs 15 als das Material für das Plattenmaterial 12 in die Form 18 eingesetzt sind, wird es unnötig, die Montagelöcher 13a und 13a durch Bohren des faserverstärkten Elements 11 auszubilden, wodurch die Anzahl der Verarbeitungsschritte beschränkt wird. Da ferner, wenn die Prepregs 15 in die Form 18 eingesetzt werden, der Durchmesser der Öffnungen 15a der Prepregs 15 in Bezug auf den Durchmesser der Montagelochformzapfen 21 und 21 ausreichend ist, wird nicht nur der Vorgang des Einsetzens der Prepregs 15 einfach, sondern es lässt sich auch verhindern, dass die Prepregs 15 durch Wechselwirkung zwischen den Öffnungen 15a und den Montagelochformzapfen 21 und 21 faltig werden. Selbst wenn Ränder der Öffnungen 15a der Prepregs 15 (das heißt, der Öffnung 12a des Plattenmaterials 12) ungleichmäßig sind, kann dies zu einer starken Integrierung des Plattenmaterials 12 und des Einsetzelements 13 beitragen, da die Öffnungen 15 mit dem Einsetzelement 13 gefüllt werden können, das in der radialen Richtung innerhalb der Form 18 komprimiert und verteilt wird.
Ferner ist das Plattenmaterial des faserverstärkten Kunststoffelements 11 ein Kohlefaser-enthaltendes elektrisch leitfähiges Element, und wenn das Sicherungselement 22, das aus Metall hergestellt ist, in direkten Kontakt damit kommt, besteht die Möglichkeit einer elektrolytischen Korrosion, die an der Kontaktfläche des Sicherungselements 22 auftritt. Da jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung das faserverstärkte Kunststoffelement 11 um die Montagelöcher 13a und 13a herum mit den glasfaserhaltigen faserverstärkten Kunststoffschichten 14 und 14 bedeckt ist, welche elektrisch nicht leitend sind, lässt sich verhindern, dass die Flansche 23c und 24b des Sicherungselements 22 mit dem elektrisch leitfähigen Plattenmaterial 12 in Kontakt kommen, um hierdurch das Auftreten von elektrolytischer Korrosion zu vermeiden.
Weil darüber hinaus Glasfaser, die elektrisch nicht leitend ist, als SMC (Schichtform-Komposit) für das Einsetzelement 13 verwendet wird, lässt sich noch zuverlässiger verhindern, dass aufgrund von Kontakt zwischen dem Einsetzelement 13 und dem Sicherungselement 22 elektrolytische Korrosion stattfindet. Da ferner Glasfaser eine ausgezeichnete Streckbarkeit im Vergleich zu Kohlefaser hat, lässt sich eine Spannungskonzentration um das Montageloch 13 lindern, wenn auf das Sicherungselement 22 eine Last einwirkt.
Nun wird eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung erläutert.
In der ersten Ausführung wird Glasfaser in dem SMC für das Einsetzelement 13 verwendet, aber in der zweiten Ausführung wird anstelle von Glasfaser Kohlefaser in einem SMC verwendet. Da Kohlefaser eine höhere Streckfestigkeit als Glasfaser hat, ist es möglich, die Festigkeit um ein Montageloch 13a herum weiter zu verbessern. Da Kohlefaser elektrisch leitfähig ist, tritt in einem Sicherungselement 22 leichter elektrolytische Korrosion auf, aber dem kann man adäquat begegnen, indem man ein Einsetzelement 13 mit faserverstärkten Kunststoffschichten 14 und 14 bedeckt. In diesem Fall wird es notwendig, eine Umfangswandfläche des Montagelochs 13a zur glasfaserhaltigen faserverstärkten Kunststoffschicht zu bedecken.
Nun wird eine dritte Ausführung in Bezug auf 4 und 5 erläutert.
[DRITTE AUSFÜHRUNG]
In den ersten und zweiten Ausführungen wird ein SMC als das Einsetzelement 13 verwendet, aber in der dritten Ausführung wird ein Prepreg als Einsetzelement 13 verwendet. Dieses Prepreg, wie in 5 gezeigt, ist ein solches, worin in einer Richtung ausgerichtete Kohlefasern 13b ins Innere eines bandförmigen halbgehärteten Epoxyharzes 13c eingebettet sind; das Einsetzelement 13, das durch Aufwickeln des Prepregs zu einer zylindrischen Gestalt gebildet ist, wird in das Innere einer Form 18 gesetzt und, zusammen mit Prepregs 15 eines Plattenmaterials 12, einer Heißpressung unterzogen.
Da, gemäß der dritten Ausführung, wie in 4 gezeigt, in einem Zustand, in dem die Formung von faserverstärkten Kunststoffplattenmaterial 11 abgeschlossen ist, die Kohlefasern 13b des Einsetzelements 13 so gewickelt sind, dass sie ein Montageloch 13a umgeben, wird die Festigkeit des Montagelochs 13a stark verbessert.
Oben sind Arten zur Ausführung der vorliegenden Erfindung erläutert, aber die vorliegende Erfindung kann in zahlreichen Wegen modifiziert werden, solange die Modifikationen nicht von deren Geist und Umfang abweichen.
Zum Beispiel kann das faserverstärkte Kunststoffelement 11 der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum Automobilhilfsrahmen, auf eine beliebige Anwendung angewendet werden.
Ferner kann das Montageloch 13a nicht nur in einem Fall verwendet werden, wo ein anderes Element an dem faserverstärkten Kunststoffelement 11 befestigt wird, sondern auch in einem Fall, wo das faserverstärkte Kunststoffelement 11 an einem anderen Element befestigt wird.
Darüber hinaus wird in den Ausführungen die faserverstärkte Kunststoffschicht 14 in die Form gelegt und auch das faserverstärkte Kunststoffelement 11 geschichtet, aber die faserverstärkte Kunststoffschicht 14 kann auch auf das faserverstärkte Kunststoffelement 11 geschichtet werden, wenn dies aus der Form 18 entnommen worden ist.

Claims

Faserverstärktes Kunststoffelement, worin ein Montageloch (13a), in dem ein Sicherungselement (22) befestigt ist, in einem Plattenmaterial (12) ausgebildet ist, das durch Einbetten einer Faser (16) ins Innere eines wärmehärtenden Kunststoffs (17) verstärkt ist, worin ein Einsetzelement (13), in dem ein Montageloch (13a) ausgebildet ist, mit dem Inneren einer in dem Plattenmaterial (12) ausgebildeten Öffnung (12a) verbunden ist, wobei das Einsetzelement (13) durch Imprägnieren einer Faser mit wärmehärtendem Kunststoff zu einer rohrfömigen Gestalt ausgebildet ist und zusammen mit dem Plattenmaterial (12) mittels einer Form (18) heißgepresst ist.
Das faserverstärkte Kunststoffelement nach Anspruch 1, worin die in das Plattenmaterial (12) eingebettete Faser (16) Kohlefaser ist und das Einsetzelement (13) ein glasfaserhaltiges SMC-Material ist.
Das faserverstärkte Kunststoffelement nach Anspruch 1, worin die in das Plattenmaterial (12) eingebettete Faser (16) Kohlefaser ist und das Einsetzelement (13) ein kohlefaserhaltiges SMC-Material ist.
Das faserverstärkte Kunststoffelement nach Anspruch 1, worin die in das Plattenmaterial (12) eingebettete Faser Kohlefaser ist und das Einsetzelement (13) ein kohlefaserhaltiges Prepregmaterial ist.
Das faserverstärkte Kunststoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin eine mit dem Sicherungselement (22) in Kontakt stehende Oberfläche mit einer glasfaserhaltigen faserverstärkten Kunststoffschicht (14) bedeckt ist.
Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffelements, worin ein Montageloch (13a), in dem ein Sicherungselement (22) befestigt ist, in einem Plattenmaterial (12) ausgebildet ist, das durch Einbetten einer Faser (16) ins Innere eines wärmehärtenden Kunststoffs (17) verstärkt ist, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt des Schichtens einer Mehrzahl von eine Öffnung (15a) aufweisenden Prepregs (15) ins Innere einer einen Montagelochformzapfen (21) aufweisenden Form (18), so dass sie einen Außenumfang des Montagelochformzapfens (21) mit der Öffnung (15a) umgeben; einen Schritt des Einsetzens eines Einsetzelements (13), das durch Imprägnieren einer Faser mit wärmehärtendem Kunststoff zu einer rohrförmigen Gestalt ausgebildet ist, zwischen die Öffnung (15a) und den Montagelochformzapfen (21); und einen Schritt des Heißpressens und Härtens des Prepregs (15) und des Einsetzelements (13) durch Klemmen und Heizen der Form (18).