CN109895423B - 制造纤维增强复合元件的半成品、复合元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合元件，该复合元件具有结合在固化的树脂中的纤维和同样结合在树脂中的嵌入件，该嵌入件具有头部和尖端，且在头部和尖端之间设有销，该销沿着纵轴线延伸，该纵轴线从头部指向尖端，其中，在头部中引入固定孔和/或在头部上设置固定突出部，其中，在销上设置凹处，在该凹处上构造与纵轴线成＞0°且＜180°的角、尤其是成＞10°且＜170°的角且面向头部的保持面。

Description

制造纤维增强复合元件的半成品、复合元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于制造纤维增强的具有固定孔或固定突出部的复合元件(Verbundelement)的半成品以及具有结合在固化的树脂中的纤维和同样结合在树脂中的嵌入件的复合元件以及制造这种复合元件的方法。

背景技术

由现有技术已知，使用具有结合在树脂中的纤维的复合元件至少部分地制造装置、尤其是运输工具，例如船、飞机或直升飞机，尤其是陆地车辆，例如机动车或自行车的安装件、但是越来越多地也用于基础结构，例如用于框架结构。如果希望在这种复合元件中利用复合元件使另一构件固定，则由此存在如下可能性，即，将螺钉或铆钉引入复合元件中，复合元件具有其固化的树脂和结合在固化的树脂中的纤维。但是将螺钉或栓引入具有固化的树脂的复合元件中导致复合元件会受到机械损伤。该机械损伤可在使用复合元件时导致损坏。替代地也可想到的是，使需要与复合元件连接的构件与复合元件粘接。但是粘接相对于使用螺钉来说具有以下缺点，即，不能无损坏地将构件从复合元件移除。例如如果将车辆的挡泥板(构件的一个示例)粘接在机动车的框架结构(根据本发明的复合元件的一个示例)上，则在需要更换挡泥板的轻微事故之后只能通过麻烦的操作将挡泥板从框架上松开并且替换为新的挡泥板。

在DE102015218593A1中公开了一种这样的半成品。

发明内容

在此基础上，本发明的目的是，提出一种具有结合在固化的树脂中的纤维的复合元件以及制造该复合元件的方法，该复合元件使得构件与复合元件能够轻松连接，但是同时没有引起如在将螺钉不利地引入具有固化的橡胶的复合元件中时可能出现的复合元件受到机械预损伤的情况。

本发明基于以下的基本思想，在制造复合元件期间将嵌入件与需要嵌入的、在树脂固化时例如为纤维结合到树脂中。由此本发明避免了必须在树脂固化之后将固定元件、例如螺钉或栓压入复合元件中。同时使用结合在固化的树脂中的嵌入件提供以下可能性，即，借助该嵌入件在复合元件中或在其上形成固定孔或固定突出部，该复合元件之后可用于与需要固定在复合元件上的构件建立可松开的连接。

本发明通过提供半成品就已可实现，该半成品适用于制造纤维增强的、具有固定孔或固定突出部的复合元件。这种半成品是可销售的最小单元，借助该半成品可实现本发明。如果观察纤维增强的复合元件的目前的制造阶段，则目前实际上可行的是，供应商为纤维增强的复合元件的制造商供应由供应商个性化制造的基础部件，然后由基础部件制造出纤维增强的复合元件。由此这种制造商通常从供应商购买需要使用的纤维或需要使用的纤维织物，以及例如这种制造商从供应商购买树脂、必要时需要使用的填充物或必要时使用的固化剂。同样可想到的是，这种制造商在供应商处购买需要结合在树脂中的呈特殊构造的半成品形式的嵌入件。

根据本发明的半成品适用于制造纤维增强的、具有固定孔或固定突出部的复合元件。为此复合元件具有固定孔(Befestigungsloch)或固定突出部(Befestigungsvorsprung)，从而通过在制造复合元件期间引入半成品在复合元件中或在复合元件上产生固定孔或固定突出部。

根据本发明的半成品具有头部和尖端。在头部和尖端之间设有销，销沿着纵轴线延伸，纵轴线从头部指向尖端。半成品的基本形状使得能够将半成品特别简单地引入到复合元件的纤维之间。尤其是针对为复合元件使用纤维织物(区别于松散的纤维)的实施方式，该基本结构特别好地使半成品在复合元件的制造工艺期间被推入纤维织物的纤维之间。此外，所选的基本结构可降低在推入期间使周围纤维发生断裂或裂开的风险。

在优选的实施方式中，头部至少在与纵轴线垂直的一个方向上、优选在与纵轴线垂直的多个方向上且特别优选在与纵轴线垂直的所有方向上比销在该方向上的最大延伸和/或比尖端在该方向上的最大延伸具有更大的延伸(作为沿径向方向与纵轴线的间距测得)。由此提供了以下可能性，即，将头部用作推入限制部，即，经由头部的尺寸确定，半成品在引入纤维中时浸入多深。同样头部的这种设计提供以下可能性，即，将头部用作半成品的机械手，尤其是用作支承元件、例如在用于纤维增强的复合元件的铸模中的支承元件的作用面，借助支承元件可在空间中确定半成品的位置。

根据本发明的半成品具有引入头部中的固定孔和/或设置在头部上的固定突出部。

在根据本发明的半成品的销上设置凹处,在凹处上构造与纵轴线成＞0°且＜180°的角、尤其优选成＞10°且＜170°的角、尤其优选成＞20°且＜160°的角、尤其优选成＞30°且＜150°的角、尤其优选成＞40°且＜140°的角、尤其优选成＞50°且＜130°的角、尤其优选成＞60°且＜120°的角、尤其优选成＞70°且＜110°的角、尤其优选成＞80°且＜100°的角、尤其优选成90°的角且面对头部的保持面。根据本发明设置的在销上的凹处提供以下可能性，即，使复合元件的纤维和/或复合元件的树脂和/或填充物(如果设有的话)和/或复合元件的固化剂(如果设有的话)在制造复合元件期间可与销啮合。由此的意图是，在沿着纵轴线或与纵轴线平行的观察方向上销的元素与纤维或树脂或填充物或固化剂相交替。啮合提供以下优点，即，使半成品难以从复合元件中被拉出。通过根据本发明提出的啮合(通过设置凹处及其保持面)使得相比于在销具有光滑外表面的情况下有更高的保持力来阻止半成品被拉出。

将面向头部的保持面理解为这样面，即，该面的面法线(就此而言该保持面构造成平的)具有指向头部方向的分量。在未构造成平的保持面中，例如保持面构造成球形时，将面对头部的保持面理解为具有至少一个具有指向头部方向的分量的面法线的面。面对头部的保持面的配合件是面对尖端的面。

在优选的实施方式中,根据本发明的半成品具有肋条，肋条从销沿相对于纵轴线＞0°且＜180°的方向、尤其优选沿相对于纵轴线＞10°且＜170°的方向、尤其优选沿相对于纵轴线＞20°且＜160°的方向、尤其优选沿相对于纵轴线＞30°且＜150°的方向、尤其优选沿相对于纵轴线＞40°且＜140°的方向、尤其优选沿相对于纵轴线＞50°且＜130°的方向、尤其优选沿相对于纵轴线＞60°且＜120°的方向、尤其优选沿相对于纵轴线＞70°且＜110°的方向、尤其优选沿相对于纵轴线＞80°且＜100°的方向、尤其优选沿相对于纵轴线90°的方向上延伸且在肋条上构造面对头部的保持面。

将肋条理解为销的每个突出的元件，这些元件的与围绕纵轴线的圆相切的延伸部或元件的沿着围绕纵轴线的圆弧或椭圆弧的延伸部比其朝相对于纵轴线径向的方向的延伸部更长和/或比其朝与纵轴线平行的方向的延伸部更长。可想到本发明的如下的实施方式，在其中，保持面构造在倒钩形的元件上、例如镖枪的倒钩形的元件上，该元件的与围绕纵轴线的圆相切的延伸部或元件的沿着围绕纵轴线的圆弧或椭圆弧的延伸部比其朝相对于纵轴线径向的方向的延伸部更短和/或比其朝与纵轴线平行的方向的延伸部更长。但是值得期待的是，由此仅可产生小的保持面或为了产生良好的保持力必须设置多个这种倒钩形的元件以及多个保持面。这表明，在制造半成品时产生多个这种倒钩形的元件非常麻烦。而通过设置肋条就可相比于在倒钩形的元件中，通过在销上的唯一几何元件实现具有更大伸展的保持面。

肋条的包含纵轴线的剖切平面的横截面具有三角形的形状。此时肋条例如具有锯齿的横截面形状。在特别优选的实施方式中肋条在包含纵轴线的剖切平面中的横截面具有多边形的形状，例如可为矩形、尤其优选正方形，但是也可为矩形或具有平行四边形的形状或多角形的形状。

将肋条在一特定方向上的延伸理解为，销至少在肋条的区域中具有更靠近纵轴线且使肋条至少沿所述方向升高的表面区段(相比于销的表面的邻接肋条的区段，在该方向上离纵轴线更远)。

在优选的实施方式中肋条构造成环绕纵轴线的。这可通过环形的肋条来提供。但是这也可通过使肋条螺旋形地围绕纵轴线盘绕来提供。通过环绕纵轴线的肋条使围绕销的空间最大地用于提供保持面。

在优选的实施方式中，肋条可沿着围绕纵轴线的弧段延伸。对此，将围绕纵轴线的弧段理解为肋条未环绕纵轴线的形状。将环绕纵轴线的肋条理解为在沿着纵轴线的观察方向上在肋条中没有缺口可见，肋条由此为闭合的(无论这是由环形构造的肋条提供还是由螺旋形围绕纵轴线盘绕的肋条提供)。可想到这样的实施方式，在其中肋条如圆弧段一样围绕纵轴线延伸。但是如下面详细所述的实施方式是优选的，在其中的肋条在此被理解为肋条沿相对于纵轴线的径向方向的延伸的高度在肋条的延伸上变化。由此，在该优选的实施方式中肋条与围绕纵轴线的圆弧段形的延伸不同。

在优选的实施方式中肋条具有中断部，在该中断部上构造支撑面，支撑面具有面法线，面法线具有至少一个与围绕纵轴线的圆相切延伸的分量。在优选的实施方式中，支撑面的面法线指向与围绕纵轴线的圆相切的方向。中断部可设置在肋条的中间、即围绕纵轴线沿着肋条的延伸的任意一点上，例如肋条可构造成从具有第一高度的第一端部开始，其中，肋条然后经由中断部过渡到肋条高度大于在第一区段中的肋条高度的区域。由此肋条的外周边的构型例如可构造成阶梯状，在此可沿着肋条的延伸设置一个、甚至多个阶梯。在优选的实施方式中肋条具有一系列中断部。肋条的圆周面例如可具有齿型。作为肋条的圆周面的一部分也可使用从肋条的其余部分突出的保持齿。

在优选的实施方式中中断部或在每个肋条有多个中断部的情况下肋条的至少一个中断部通过肋条端部提供。尤其优选地，支撑面是连接肋条的沿径向向外指向的周面与销的这样的表面区段的面，肋条以＞0°以及＞180°的角从该表面区段升高。因此，支撑面可为沿着围绕纵轴线的弧段延伸的肋条的端面。在肋条上设置支撑面具有以下优点，即，肋条借此可阻止结合到复合元件的树脂中的嵌入件围绕纵轴线旋转。由此不仅通过面向头部的保持面提供对嵌入件特别好的保持以防沿着纵轴线被拉出，而且通过支撑面还能特别好地承受旋转力、例如在优选的实施方式中用于借助设置在固定孔中的内螺纹旋入螺钉。

在优选的实施方式中将支撑面构造成平坦的。为此，支撑面可位于包围纵轴线的平面中。由此可最大地承受旋转力。但是还可想到的是，虽然将支撑面构造成平坦的，但是当实施在未包围纵轴线的平面中时实现如下优点，即，使支撑面基本作为斜边构造在肋条上。支撑面的这种成角度的实施方式例如可在该半成品用于制造根据本发明的复合元件时简单地将半成品引入到纤维织物中。同样可想到的是，在支撑面在未包含纵轴线且也不与纵轴线平行的平面中延伸时可实现优点。因此支撑面可例如面对尖端或例如面对头部。由此也可在根据本发明的复合元件的制造工艺期间实现优点。在优选的实施方式中支撑面的面法线相对于支撑面与围绕纵轴线的圆的切割点在圆上的切线成＜60°的角、特别优选＜45°且尤其优选小于30°。

在优选的实施方式中肋条的高度沿着其围绕纵轴线的延伸为恒定的，在此，将肋条的高度理解为相对于纵轴线沿径向的延伸部(肋条的表面上的点与纵轴线沿着垂直于纵轴线的线的间距)。由此围绕销的空间可最大地用于构造保持面。

在优选的实施方式中肋条的高度沿着其围绕纵轴线的延伸改变。在优选的实施方式中高度至少在一个区段上沿着肋条围绕纵轴线的延伸连续改变。但是也可想到这样的实施方式，在其中该高度不是连续改变，例如在上述的在肋条上构造有中断部的实施方式中或在肋条的外边缘上具有弯折部的实施方式中该高度不是连续改变。这种弯折部例如可实施在设置成周面的一部分的、从肋条的其余部分中伸出的保持齿的底部上。

在优选的实施方式中，将保持面实施成平坦的且位于与纵轴线垂直的平面中。但是也可想到这样的实施方式，在其中，例如在保持面构造在螺旋形围绕纵轴线盘绕的肋条上时，保持面未实施成平坦的。同样可想到的是，例如在肋条朝头部的方向倾斜时保持面由锥体的表面区段形成。

在优选的实施方式中，肋条具有面对尖端的配合面，该配合面类似于保持面地可执行保持功能，例如反作用于希望使嵌入件更深地压入复合元件中的反作用力，并且只是为了与面对头部的保持面在语言上区分而称为配合面。配合面可构造成与纵轴线成＞0°且＜180°的角、尤其优选成＞10°且＜170°的角、尤其优选成＞20°且＜160°的角、尤其优选成＞30°且＜150°的角、尤其优选成＞40°且＜140°的角、尤其优选成＞50°且＜130°的角、尤其优选成＞60°且＜120°的角、尤其优选成＞70°且＜110°的角、尤其优选成＞80°且＜100°的角、尤其优选成90°的角实施的面。可想到如下实施方式，在其中，保持面和配合面关于与纵轴线垂直的平面镜像对称。同样可想到如下的实施方式，在其中，保持面和配合面彼此平行地延伸。

在优选的实施方式中肋条具有周面。在优选的实施方式中周面的所有面法线垂直于纵轴线且因此形成围绕纵轴线的圆柱体的表面区段。在可替代的实施方式中肋条的周面的所有面法线位于垂直于纵轴线的平面中，其中，若干面法线与纵轴线不相交。在可替代的实施方式中，周面是锥体的表面的一个区段。

在优选的实施方式中，肋条具有保持面和上述配合面以及周面，在此，配合面经由棱边过渡到周面中而周面经由棱边过渡到保持面中。

在优选的实施方式中，根据本发明的半成品的销具有多个肋条。可想到如下的实施方式，在其中多个肋条设置在相同的高度上，其中，各个肋条沿着围绕纵轴线的弧段延伸且构造成不是围绕纵轴线环绕的。在相同高度上的肋条之间可设置凹槽，例如使肋条的端面实施成支撑面。

作为补充或替代可想到如下的实施方式，在其中多个肋条相对彼此错开地沿着销的延伸设置在销上。

在优选的实施方式中肋条实施成彼此类型相同的。这意味着，设置在销的沿着其在纵向方向的延伸部的第一区域中的肋条与设置在销继续沿着其在纵向方向的延伸的区域中的另一肋条类似，即，即使希望各个肋条的绝对尺寸不同，也实施成至少其几何形状相同，但是尤其优选同样实施成相同的。如果在销的沿着其在纵向方向的延伸部的一区域中设置多个肋条，由此在优选的实施方式中设置在该区域中的每个这种肋条至少在其构型方面、优选也在其尺寸方面类似于在销的沿着其在纵向方向的延伸的另一区域中的肋条。在优选的实施方式中将相应的肋条实施成对齐的，即，沿着与纵轴线平行延伸的线对齐。但是也可想到如下的实施方式，在其中相应的肋条在纵轴线的观察方向上相对于彼此错开(未对齐)地布置。

在优选的实施方式中，将分别沿着围绕纵轴线的弧段延伸的多个肋条设置在销的沿着其在纵向方向的延伸的第一区域中和分别沿着围绕纵轴线的弧段延伸的多个肋条设置在销的沿着其在纵向方向的延伸的第二区域中，在此，在相应设置在一个区域中的肋条之间设有凹口且在第一区域中的两个肋条之间的凹口与第二区域的两个肋条之间的凹口对齐地实施。由此形成一种“通道”，该通道沿与半成品的纵轴线平行的方向延伸。如果在该结合半成品的通道中树脂固化，则在树脂中形成沿着纵轴线延伸的刚性腹板，该腹板可提供特别好的稳定性。在优选的实施方式中通过两个相邻肋条的彼此相对实施的、在端侧实施的支撑面限定凹口。

在优选的实施方式中，分别沿着围绕纵轴线的弧段延伸的多个肋条设置在销的沿着其在纵向方向的延伸的第一区域中和分别沿着围绕纵轴线的弧段延伸的多个肋条设置在销的沿着其在纵向方向的延伸部的第二区域中，其中，在相应设置在一个区域中的肋条之间设有凹口且在第一区域中的两个肋条之间的凹口与第二区域的两个肋条之间的凹口非对齐地实施。

在优选的实施方式中，设有多个沿着销的纵向延伸部彼此错开布置的肋条，尤其优选至少三个肋条，在此，在该实施方式中，从头部至在下一肋条的头部的间距等于在肋条之间沿纵轴线的方向的间距。在可替代的实施方式中，设有多个沿着销的纵向延伸部彼此错开布置的肋条，尤其优选至少三个肋条，在该实施方式中，从头部至在下一肋条的头部的间距与接下来的肋条之间沿纵轴线的方向的间距不同、尤其优选更大。尤其优选地，其余肋条相对彼此的间距相等。

在优选的实施方式中，销具有多个沿销的纵向方向彼此错开布置的肋条，其中，至少在包含纵轴线的横截面中相应肋条从纵轴线的最大延伸的相应位于纵轴线的一侧上的点位于一条直线上。在优选的实施方式中，该直线与纵轴线非平行地延伸。优选地，这在多个、尤其在所有的包含纵轴线的横截面中是这种情况。在特别优选的实施方式中，在这种横截面中连接相应肋条从纵轴线的最大延伸部的相应位于纵轴线的一侧上的点的直线与在该横截面中连接相应肋条从纵轴线的最大延伸部的相应位于纵轴线的另一侧上的点的直线包围的角＜60°、优选＜45°、优选＜30°、优选＜20°、优选＜15°。

在优选的实施方式中设置两个或更多个肋条，肋条从销沿与纵轴线成＞0°且＜180°、尤其成＞10°且＜170°的角的方向延伸且在肋条上分别构造面对头部的保持面中的其中一个，其中，肋条沿纵轴线的方向彼此间隔开地布置。

在优选的实施方式中半成品的尖端和/或芯部横截面的周面和/或围绕的包围肋条的外侧面实施成沿纵轴线的方向逐渐变细。

在优选的实施方式中，半成品的尖端构造成锥形或截锥形。也可想到如下的实施方式，在其中，尖端是锥形的或截锥形的，但是具有引入锥形或截锥形的基本形状中的凹陷。在优选的实施方式中锥体或截锥体的张角小于80°、尤其优选小于75°、尤其优选小于72°且特别优选大于50°，尤其优选大于60°、尤其优选大于70°并且在特别优选的实施方式中为71°。

在优选的实施方式中，凹处联接在尖端，从而保持面构造在与尖端联接的凹处上。此外可想到如下实施方式，在其中保持面构造在与尖端联接的凹处上且还设有肋条，在肋条上构造其他的保持面。

在优选的实施方式中头部构造成盘形或伞形。头部可实施成圆柱体或截锥体或立方体或具有旁面三角台(Prismatoid)的形状。

在优选的实施方式中，头部具有固定元件，该固定元件从头部朝与尖端相反的方向延伸且形成固定突出部。连接件例如可为螺纹销或T形件或球体或至少2个依次布置的球序列或其中引入内螺纹的销或T形栓或蘑菇形的元件。

在优选的实施方式中，固定孔被引入头部中。在可想到的实施方式中固定孔仅沿着头部的整个延伸部延伸且没有延伸到销中。由此提高了销的稳定性。在优选的实施方式中固定孔延伸到头部中且也至少延伸到销的一部分中。由此可增大固定孔的长度以及增大用于需要引入固定元件中的固定元件的可固定长度。在优选的实施方式中固定孔通过头部、通过销延伸直至尖端。

在优选的实施方式中，在固定孔中引入螺纹。

在优选的实施方式中，固定孔朝尖端的方向逐渐变细。

在优选的实施方式中，固定孔在从头部至尖端的沿着纵轴线的观察方向上具有凹处或侧切部。

在优选的实施方式中，固定孔延伸直至销中，其中，销在固定孔延伸到销中的区域中沿着销在纵向方向的延伸在该区域上具有恒定的壁厚。

在优选的实施方式中销具有表面与圆柱形表面相应的或与截锥体的表面相应的基本形状，其中，一个肋条或多个肋条从该基体朝向与纵轴线成＞0°且＜180°角的方向延伸。

在优选的实施方式中，半成品具有延伸到销的该区域中的嵌入物。嵌入物例如可为具有内螺纹的空心圆柱体，空心圆柱体由于销的其余材料不同的材料制成。如果半成品例如以注塑方式制成，则半成品可通过向外喷溅到该嵌入物上而产生。通过使用嵌入物可改进在固定孔和装入固定孔中的固定元件之间的共同作用，例如提供可承载的螺纹。

在优选的实施方式中，半成品至少部分地、尤其优选整体由塑料制成。尤其优选为在技术上非传导性的塑料、例如PA(聚酰胺)或POM(聚甲醛)。对此优选地，也为半成品提供纤维强度分类。但是半成品也可由所有其他的塑料、由金属材料或非金属材料构成。

在优选的实施方式中，销的基体的围绕物朝尖端的方向逐渐变细。

在优选的实施方式中，尖端实施成锥体形状，其中，纵轴线通过锥体的尖端延伸。在可替代的实施方式中尖端实施成截锥体形状，其中，纵轴线形成锥体的对称轴。在优选的实施方式中纵轴线形成引入头部中的固定孔的对称轴线。

此外，本发明提出根据本发明的半成品用于制造纤维增强的具有固定孔或固定突出部的复合元件的应用。

根据本发明还提出具有结合在固化的树脂中的纤维和同样结合在树脂中的嵌入件的复合元件。嵌入件具有头部和尖端。在头部和尖端之间设置销，销沿着纵轴线延伸，纵轴线从头部指向尖端。固定孔被引入头部中和/或在头部上设置固定突出部。根据本发明设置成，在销上设置凹处，在凹处上构造与纵轴线成＞0°且＜180°的角、尤其优选成＞10°且＜170°的角、尤其优选成＞20°且＜160°的角、尤其优选成＞30°且＜150°的角、尤其优选成＞40°且＜140°的角、尤其优选成＞50°且＜130°的角、尤其优选成＞60°且＜120°的角、尤其优选成＞70°且＜110°的角、尤其优选成＞80°且＜100°的角、尤其优选成90°的角且面对头部的保持面。

复合元件是由复合材料、也称为合成材料构成的元件。对此理解为由两种或多种合成的材料构成的材料，该材料相比于其单个成分具有不同的材料特性。对此，根据本发明提出的复合元件尤其优选由纤维复合材料制成。纤维复合材料尤其优选具有纤维和树脂，其中，在复合元件的最终状态中(即，在制造复合元件之后)纤维结合在固化的树脂中。此外，纤维复合材料可具有填充物和/或固化剂或在制造纤维复合材料时可置入填充物和/或固化剂。纤维复合物可以层状构造成具有不同的层，其中，层彼此的区别是，或者在各个层中置入不同的纤维和/或不同的树脂。在特别优选的实施方式中，纤维复合材料是单层的复合材料，在其中虽然纤维可设置在多个层中，但是连续地使用同种类型的纤维且连续地使用相同的树脂。纤维复合材料可具有短纤维、长纤维和/或无接头的纤维。尤其优选地，纤维复合材料具有纤维织物。纤维复合材料也可具有断裂的纤维。在根据本发明的用于制造复合元件的方法中，在优选的实施方式中可设置成，将根据本发明的半成品引入纤维织物中。在优选通过以尖端朝前推入而引入半成品时会将纤维织物的单个纤维撕裂。由此由纤维复合材料制成的复合元件也可具有裂开的纤维。

尤其优选地，复合材料是其中嵌入碳纤维的环氧树脂。

在优选的实施方式中，结合在树脂中的嵌入件由根据本发明的半成品制成。在上下文中对半成品的特性、尤其是几何结构或材料的所有说明也理解为对嵌入件的特性说明。

在优选的实施方式中，至少一个纤维、优选多个纤维位于保持面之上或凹处之上的空间中。由此可提高防止拉出嵌入件的拉出阻力。

在优选的实施方式中，嵌入件具有两个在纵轴线的方向上彼此间隔开的肋条，其中，至少一个纤维、尤其优选多个纤维位于两个肋条之间。

在优选的实施方式中，固化的树脂的一部分位于保持面之上或凹处之上的空间中。由此可提高防止拉出嵌入件的拉出阻力。

在优选的实施方式中，嵌入件具有两个在纵轴线的方向上彼此间隔开的肋条，其中，一部分树脂位于两个肋条之间。

根据本发明的用于制造根据本发明的复合元件的方法规定，根据本发明的半成品以纤维和液态树脂包围且使树脂固化。

根据本发明的复合元件优选用作船舶、飞机或陆地车辆、尤其优选机动车或自行车的结构元件。尤其优选地，复合元件形成机动车或自行车的框架结构的一部分。同样可想到如下的实施方式，在其中复合元件形成安装件的与机动车或自行车的框架连接的部分。

附图说明

下面根据示出本发明实施例的附图详细阐述本发明。其中：

图1示出了根据本发明的半成品的第一实施方式的透视图；

图2示出了根据本发明的根据图1的半成品的侧视图；

图3示出了沿着根据本发明的根据图1和图2的半成品的在图2中示出的线A-A的剖切视图；

图4示出了根据本发明的根据图1至图3的半成品的从下方看的视图；

图5示出了根据图4的视图的局部区域的放大图；

图6示出了半成品的沿着图2的线F-F的剖切视图；

图7示出了根据本发明的半成品的第二实施方式的剖切视图；

图8示出了根据本发明的半成品的第三实施方式的剖切视图；

图9示出了根据本发明的半成品的第四实施方式的剖切视图；

图10示出了用于制造根据本发明的复合元件的方法步骤的顺序的示意图；

图11示出了根据本发明的复合元件的剖切视图；

图12示出了根据本发明的半成品的另一实施方式的剖切视图；以及

图13示出了根据本发明的半成品的再另一实施方式的与图6类似的视图。

具体实施方式

在图1至图6中示出的用于制造纤维增强的具有固定孔或固定突出部的复合元件100的半成品具有头部2和尖端3。在头部2和尖端3之间设置了销4，销4沿着纵轴线X延伸，纵轴线X从头部2指向尖端3。

在图1至图5示出的半成品1的实施方式中，半成品1设有固定孔5，固定孔5被引入到头部2中。如尤其是从图3中可特别清楚地看出的，固定孔5从头部2通过销4延伸直至尖端3。此外可从图3中特别清楚地看出，固定孔5设有内螺纹6。

在销4上，在从半成品1的尖端3至通过销4形成的区段的过渡部上设有第一凹处7，在第一凹处7上实施与纵轴线X成90°角的面向头部2的保持面8。

此外，在销4上设有三个沿纵轴线X的方向相互彼此错开布置的分别由在相同高度上的两个肋条9、10组成的组。肋条9、10从销4朝与纵轴线X成90°的方向延伸。在每个肋条9、10上构造面向头部2的保持面8。通过在各肋条9、10上的相应保持面8在其沿相对于纵轴线X的径向方向上的最大延伸部形成销4的凹处。

如尤其可从图4中特别清楚地看出的，在每个肋条9、10的端部上构造有中断部11，在中断部11上分别构造有支撑面12。肋条9的一个中断部11的相应支撑面12朝向肋条10的相对的中断部11的支撑面12。在肋条9中中断部11是保持齿28的一部分，保持齿28沿径向从肋条的其余部分中伸出。

如图5特别清楚地示出的，相应的支撑面12具有面法线13。在图5中示出了围绕纵轴线X的圆14的一个区段。此外，通过箭头15示出了在该圆14与相应的支撑面12的切点的切线方向。如可从图5的示意图中特别清楚地看出的，相应的面法线13具有与围绕纵轴线X的圆14相切的分量。

通过在肋条9、10的端部上构造中断部11，在沿着纵轴线X的纵向延伸布置在相同高度上的两个肋条9、10之间形成缺口16(参见图1、图4、图5)。如可从图1、图4和图5中特别清楚地看出的，在所有存在的肋条9、10中，在沿着纵轴线X的纵向延伸分别布置在一高度上的肋条9和10之间的缺口16在该纵向延伸上彼此重叠(对齐地)布置，使得形成一种沿着销4的纵向延伸构成且将肋条9、10分开的通道。当然也可考虑如下的实施方式，其中，布置在一高度上的肋条9、10的相应缺口16相对于布置在另一高度上的两个肋条9、10的相应缺口16不是相对于彼此对齐地实施，而是错开地实施。

从图1、图4和图5中可看出，各个肋条9、10实施成弧段，这些弧段围绕纵轴线X延伸。因此这些肋条不是构造成环绕的。如在本发明的其他实施方式中，肋条也不是如在螺钉的外螺纹中所知晓的那样螺旋形地围绕纵轴线的。

在图3中通过箭头H₁和H₂示出，肋条的相应靠外的点与纵轴线X的间距不同。在肋条围绕纵轴线X的延伸上的一点上肋条的沿径向方向相应最外的点与纵轴线X的间距被理解为肋条的高度。如尤其是图4中特别清楚显示地，肋条9、10的高度在其沿着围绕纵轴线X的弧段的延伸上变化，各个肋条9、10沿着弧段延伸。因此，不是肋条的所有最外点都位于一个圆上。这通过在图4中画出圆17可以看清。围绕纵轴线X的圆17连接肋条9和肋条10的径向最外点。

尤其是可从图2和图3中特别清楚地看出，销4的外轮廓是圆柱体的外轮廓或具有很小倾斜度(朝尖端3的方向逐渐变细)的截锥体的外轮廓。如图3特别清楚示出地，由此可实现，各个肋条9、10的径向延伸(即，各个肋条9、10在销4的外圆周20上沿相对于纵轴线X的径向方向伸出的程度)沿着纵向延伸(该纵向延伸沿着围绕纵轴线X的弧段延伸)变化。在各个肋条9和10之间的相应凹口的底部26是销4的圆柱体或截锥体的基体的外圆周的表面的一部分。

图6示出了销具有空心圆柱体的横截面。

图3示出，各个肋条9、10在沿着其纵向延伸(该纵向延伸沿着围绕纵轴线X的弧段延伸)的点上的高度比关于尖端3更靠近尖端3布置的肋条更大。在图1至图6的实施方式中，如此选择各个肋条9、10沿着其纵向延伸的相应高度：使得在半成品1的也包含纵轴线X且穿过肋条9、10的每个剖面中，使各个肋条9、10的最大延伸上的点位于线21、22上，这些线相对于彼此形成12°的角。

如可从图4和图5中特别清楚地看出，肋条10分别构造成形状相同的，并且肋条9也分别构造成相同形状的，也就是说，所有肋条10即使大小不同形状也相同，并且肋条9也是即使尺寸不同也具有相同的形状。

图2示出了将尖端实施成锥体，锥体具有包围成70.9°的角。

如可从图1至图5中清楚看出的，头部1具有环形的法兰23，半成品可以该法兰支撑在其他元件上。

可从图2和图3中特别清楚看出地，各个肋条9、10具有形成保持面8的、面向头部2的表面，该表面以与纵轴线X90°的角延伸，并且具有同样以90°的角相对于纵轴线X延伸的、面对尖端3的下侧面24。因此，上侧面和下侧面相对于彼此平行地延伸。上侧面和下侧面分别通过周面25连接。在半成品的包含纵轴线X的横截面中，周面与纵轴线X成角度地延伸(不是与纵轴线平行也不与纵轴线成90°角)。可以说，肋条在其外周边上具有倒棱(Fase)。

图1至图6中的半成品被实施成由塑料构成的注塑件。

根据图7的实施方式与根据图1至图6的实施方式的不同之处在于，在头部2中设有也在销4中且直达尖端3中的固定孔5，固定孔5实施成光滑壁状的且不具有图1至图6的实施方式中的内螺纹6。

在图8和图9的实施方式中，在头部2中没有设置固定孔，而是在头部2上分别设置了固定突出部。在图8的实施方式中固定突出部实施成沿着纵轴线X延伸的螺纹销。同样的也适用于图9的实施方式。与根据图9的实施方式的基于实心材料制造的螺纹销27不同，在根据图8的实施方式中将螺纹销实施成空心的。

为清楚起见，在图7、图8和图9的实施方式中使用了与在图1至图6的实施方式中相同的附图标记，除了固定孔或固定突出部的具体构造之外，图7、图8和图9的实施方式中的半成品1与图1至图6的实施例中的实施是相同的。

图10示意性地示出了用于制造根据本发明的复合元件100的方法的流程。在此设置了一装置，其具有上部件50，根据本发明的半成品1保持在该上部件50中。此外，该使用的装置具有下部件51。在下部件51中实施有凹腔52，凹腔52的形状与半成品1的尖端3的形状相匹配。由纤维54构成的织物53的多个层被夹紧在上部件50和下部件51之间。在织物53之上在上部件50中有树脂贮存部55。保持在上部件50中的半成品1的尖端3浸入在树脂贮存部55中。此外设置了柱塞(Stempel)56，柱塞56可使半成品1经过树脂贮存部55被压入织物53中。树脂贮存部55在推入半成品1的时间点发生液化。树脂贮存部55的液化的树脂与半成品1一起通过柱塞56被压到织物53的纤维54之间。半成品1的尖端3分开织物53的纤维54。这一方面由此可实现尖端3将织物的纤维推向侧方。作为补充或替代也可想到的是，半成品1的尖端3分离纤维54。

在推入半成品1之后，树脂固化。在树脂固化之后，根据本发明的复合元件的制造完成并可取出装置。这样，半成品1一方面成为结合在复合元件的树脂中的嵌入件(Einsatzstück)101。因为嵌入件101由半成品1制成，嵌入件101具有头部102和尖端103，其中，在头部102和尖端103之间设有销104，销104沿着从头部102指向尖端103的纵轴线X延伸。嵌入件101具有从销104伸出的肋条109。

从根据本发明的在图10中的复合元件的放大示意图中可特别清楚地看出，织物53的纤维54是如何放置在肋条109之间的。在树脂固化的状态下，树脂同样位于肋条109之间。通过将树脂和纤维54布置在肋条109之间提供了如下可能性，即，以高的保持力阻止嵌入件101被从复合元件100中拉出。

通过在图4和图5中特别清楚地示出的肋条9和10的变化的高度、尤其是也通过设置在肋条9、10上的中断部11和它们的支撑面12提供了如下可能性，即，以特别高的保持力阻止试图在固化的树脂中使嵌入件101旋转。这例如实现了以高的拧紧力将螺纹销旋入固定孔5中的内螺纹6中。

图12示出了根据本发明的半成品的实施方式，其中以塑料物质29过量注塑(überspritzen)出具有固定孔5和设置在固定孔5中的内螺纹6的金属套筒28以形成根据本发明的半成品。图12的示意图依照图2的示意图类型，以示出，在图12中示出的实施方式与在图2中示出的实施方式的不同之处仅在于其内部结构，即布置在内部的金属套筒28，在图12中示出的实施例的外部形状相应于在图2中示出的实施例的外部形状。

在图13中示出的实施方式与在图1至图6中示出的实施方式类似地实施；但是它们的不同之处在于肋条9、10的周面的几何结构。在图1至图6中的实施方式中肋条9、10的周面实施成具有级阶和保持齿，而图13中的实施例的肋条9、10的周面则实施得更简单。在图13中同样可看出，各个肋条9、10沿着其纵向延伸(该纵向延伸沿着围绕纵轴线X的弧段延伸)的高度连续改变。除了设置在肋条9、10的相应端部上的中断部11之外，各个肋条9、10没有级阶。肋条10具有顶点18，顶点18比肋条9的相应顶点19构造得更突出，但是就是在顶点18、19上高度也是连续变化的。顶点18、19没有实施成棱边。

Claims (10)

1.一种用于制造复合元件(100)的方法，所述复合元件具有结合在固化的树脂中的纤维和同样结合在所述树脂中的嵌入件(101)，所述嵌入件具有头部(102)和尖端(103)，且在所述头部(102)和所述尖端(103)之间设有销(104)，所述销沿着纵轴线(X)延伸，所述纵轴线从所述头部(102)指向所述尖端(103)，其中，在所述头部(102)中引入固定孔和/或在所述头部(102)上设置固定突出部(27),其中，在所述销(104)上设置凹处，在所述凹处上构造与所述纵轴线(X)成＞0°且＜180°的角且面向所述头部(102)的保持面，其中，所述嵌入件(101)由半成品(1)制成，所述半成品(1)具有头部(2)和尖端(3)，且在所述头部(2)和所述尖端(3)之间设有销(4)，所述销(4)沿着纵轴线(X)延伸，所述纵轴线(X)从所述头部(2)指向所述尖端(3)，其中，固定孔(5)被引入所述头部(2)中和/或在所述头部(2)上设置固定突出部(27)，其中，在所述销(4)上设置凹处(7)，在所述凹处(7)上以与所述纵轴线(X)成＞0°且＜180°的角构造朝向所述头部(2)的保持面(8)，

其特征在于，所述半成品(1)具有纤维并被液态的树脂所包围，并通过以下步骤使树脂固化，其中，

·设有装置，该装置具有上部件(50)，所述半成品(1)保持在该上部件(50)中，该装置具有下部件(51)，在该下部件(51)中实施有凹腔(52)，所述凹腔(52)的形状与所述半成品(1)的尖端(3)的形状相匹配，

·由纤维(54)构成的织物(53)的多个层夹紧在所述上部件(50)和所述下部件(51)之间，

·在所述织物(53)之上在所述上部件(50)中设有树脂贮存部(55)，

·使保持在所述上部件(50)中的所述半成品(1)的尖端(3)浸入在所述树脂贮存部(55)中，

·设有柱塞(56)，柱塞(56)使所述半成品(1)经过所述树脂贮存部(55)被压入织物(53)中，

·所述树脂贮存部(55)在推入所述半成品(1)的时间点发生液化，

·所述树脂贮存部(55)的液化的树脂与所述半成品(1)一起通过所述柱塞(56)被压到所述织物(53)的纤维(54)之间，

·所述半成品(1)的尖端(3)分开所述织物(53)的纤维(54)，其中，所述尖端(3)将织物的纤维推向侧方和/或所述半成品(1)的尖端(3)使纤维(54)分离，

·在移入所述半成品(1)后使树脂固化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述销(104)的凹处上的保持面与所述纵轴线(X)的角为＞10°且＜170°。

3.一种复合元件(100)，所述复合元件具有结合在固化的树脂中的纤维和同样结合在所述树脂中的嵌入件(101)，其特征在于，所述复合元件(100)由根据权利要求1或2的方法制成，以及所述嵌入件(101)具有头部(102)和尖端(103)，且在所述头部(102)和所述尖端(103)之间设有销(104)，所述销沿着纵轴线(X)延伸，所述纵轴线从所述头部(102)指向所述尖端(103)，其中，在所述头部(102)中引入固定孔和/或在所述头部(2)上设置固定突出部(27),其中，在所述销(104)上设置凹处，在所述凹处上构造与所述纵轴线(X)成＞0°且＜180°的角且面向所述头部(102)的保持面,其中，所述半成品(1)具有两个或更多个肋条(9，10)，所述肋条从所述销(4)沿与所述纵轴线(X)成＞0°且＜180°的角的方向延伸且在所述肋条上分别构造面向所述头部(2)的保持面(8)中的一个，其中，所述肋条(9，10)在沿所述纵轴线(X)的方向上彼此间隔开地布置，以及其中，所述肋条(9，10)分别沿围绕所述纵轴线(X)的弧段延伸，以及相应肋条(9，10)的高度，即所述肋条(9，10)分别在朝向所述纵轴线(X)的径向方向上的延伸，在所述肋条(9，10)的延伸上变化。

4.根据权利要求3所述的复合元件，其特征在于，所述销(4)上的凹处(7)上的保持面(8)与所述纵轴线(X)的角为＞10°且＜170°，以及所述肋条(9,10)从所述销(4)沿与所述纵轴线(X)成＞10°且＜170°的角的方向延伸。

5.根据权利要求3所述的复合元件，其特征在于，所述肋条(9、10)具有中断部(11)，在所述中断部(11)上构造支撑面(12)，所述支撑面具有面法线(13)，所述面法线具有至少一个与围绕所述纵轴线(X)的圆(17)相切延伸的分量。

6.根据权利要求3所述的复合元件，其特征在于，所述尖端(3)和/或所述销(4)的芯部横截面的周面和/或围绕的包围所述肋条(9、10)的外侧面在沿所述纵轴线(X)的方向上逐渐变细。

7.根据权利要求3所述的复合元件，其特征在于，在所述头部(2)中引入固定孔(5)并且所述固定孔(5)延伸直至所述销(4)中。

8.根据权利要求7所述的复合元件，其特征在于，所述固定孔(5)具有螺纹(6)。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的复合元件，其特征在于，固定突出部设置在所述头部(2)上并且构造成球体或者具有外螺纹或内螺纹的销或者T形螺栓的形式。

10.根据权利要求3所述的复合元件，其特征在于，所述保持面与所述纵轴线(X)成＞10°且＜170°的角。

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