专利名称：用成型件增强的结构件的制作方法
技术范围本发明涉及一种用成型件增强并且具有至少一个几乎完全埋入其内部的成型增强件的结构件。
现有技术这类用成型件增强的结构件可作为在车体侧壁、隔板、顶板和地板部位用的板状件而用于制造例如铁路货车的车体结构。具体地说，在此情况下，要使结构件具有最高的强度和刚度以及较轻的重量，这就要靠采用轻质材料例如纤维增强材料制造结构件来确保，采用这种材料可减轻重量，而且可采用与结构件做成整体的成型增强件来增强。
板状结构件通常由成型紧固件固定在货车车体结构中，上述的成型紧固件粘接在结构件上，并通过它将结构件固定到货车车体之承载结构中的柱子和/或搭板上，或者固定到邻近的结构件上。但是，当这些结构件通过粘接在其上面的成型紧固件来固定时，便会产生与结构件与成型紧固件之间的粘结接头的承载能力有关的问题。上述的粘结接头常常经受不了高的推力载荷，因为上述成型紧固件仅仅是粘接在结构件的表层上，因此，不能足够牢固地固定在结构件上。
为了改进结构件与成型紧固件之间的连接，已知采用螺钉或铆钉将成型紧固件与结构件相连接，从而保证紧固件固定在结构件上。在采用拧紧螺钉来固定成型紧固件的情况下，在货车车体的承载结构中所产生的力或者说应力便通过成型紧固件传递到结构件内。然而，对于成型紧固件的固定而言，必须满足关于均匀传力到结构件的要求，具体地说，就是要确保产生的力在结构件内均匀分布，并且进一步传递出去，从而避免在结构件中产生应力和变形。但是，即使在采用螺钉或铆钉将成型紧固件固定到结构件上时，也会产生各种应力，所以，总是不能保证通过成型紧固件将应力均匀地传到结构件中。
本发明概述本发明的目的是提供一种用成型件增强的结构件，上述成型件以简单而牢固的方式装入结构件中，并且能以尽可能最少的费用做出这样的结构即它能满足有关使产生的力均匀地传递并且均匀地分布的要求。
上述目的是通过这样一种结构件达到的一种用至少有一个几乎完全埋入结构件内的细长成型增强件的成型件增强的结构件，在结构件内的至少一些部位上有一些槽沿上述成型增强件的纵向长度延伸，并将一成型紧固件粘接在上述槽内。
因此，本发明的结构件具有至少一个几乎完全埋入其内部的长形的成型增强件。在此情况下，在结构件的至少一些部位沿其成型增强件的纵向长度设有槽，在该槽内承接和固定成型紧固件。因此，使成型紧固件插入结构件的槽中并通过粘结连接法固定在结构件上。这就保证了成型紧固件可靠地固定在结构件上。
上述结构件可以通过固定在它上面的成型紧固件以牢固的方法固定到例如铁路货车车体结构中的柱子和搭板之类的承载结构上。在这种连接结构中，成型紧固件首先缓冲在承载结构中产生的力。然后，由于成型紧固件固定在沿成型增强件的纵向延伸的槽内而确保成型紧固件将力均匀地导引到成型增强件内。因此，本发明的成型紧固件起到一种可将力从例如承载结构传入成型增强件内的实际上是最佳应力传递的传力适配器的作用。这就提供了很大的优点即传入的力和应力可通过成型增强件快速导引并可均匀地分散和分布在零部件中。因此，通过本发明的设计成传力适配器的成型紧固件的结构可以有效地避免结构件的应力和变形。采用本发明的与结构件做成整体而提高强度的成型增强件不仅可提高刚度，而且也可缓冲应力并将应力传入结构件。
本发明的优选实施例为所述结构件实际上是平板状的；在结构件内的上述成型增强件的边界的两个侧面上设置相应的槽；上述的成型紧固件与上述的成型增强件相粘接，并与结构件的上表面相粘接；上述成型紧固件至少在一些部位包住成型增强件；该结构件由至少一种纤维材料，尤其是纤维增强塑料制成；该结构件具有夹层状结构；上述的成型增强件的横截面实际上是矩形的；上述的成型紧固件包括与槽相接合的薄板；上述的薄板通过盖板互相连接；上述的成型紧固件具有至少一个在它上面整体形成的凸部；具有按照上述实施例中的至少一个的结构件的货车车体结构。
为了在制造铁路货车车体结构的侧壁、隔板、天花板和地板的部位上应用由成型件增强的结构件，最好将结构件做成实际上是平板状结构。在此情况下，上述板状结构件的厚度最好做成可满足结构件的稳定性的要求。
为了将力传递到成型增强件上，最好是在成型增强件边界的两侧面上的结构件中设置相应的槽。在此情况下，可在毗邻成型增强件的结构件内切出或者说开出凹槽，结果在结构件中便形成槽或缝。这就保证了连接在槽内的成型紧固件或者说传力适配器可直接地压靠着成型增强件，从而可将力直接传入成型增强件内。
为了固定结构件上的传力部位，最好使传力适配器既与成型增强件粘接又与结构件的上表面粘接。这就形成了适配器与结构件之间的最佳连接形式，这种形式可以使产生的力通过结构件的上表面传入增强件内，并传入结构件内。因此，产生的各种力可以沿结构件十分均匀地分布。
业已证实，为了固定成型紧固件，成型紧固件最好至少有一些部位包住成型增强件。这就可保证成型紧固件与结构件之间的粘结接头也能承受沿结构件上表面的主负荷方向的推力，因为推力已被增强件所缓冲。
为了保持结构件的重量尽可能地轻，结构件最好由至少一种纤维增强材料(具体说是纤维增强塑料)来制造，这种材料不仅强度较高，而且具有弹性，所以，能快速缓冲所产生的力并使之分布开来。
结构件最好具有夹层状结构。在这种连接结构中，将不同类型的材料例如具有不同强度的多种纤维增强材料互相结合起来，并且在结构件中一层叠一层地排列起来。这就可使零部件按简单方式设计成在稳定性、重量、强度或承载能力方面的都具有所需的性能。
业已证实，为了设计成型增强件，最好将成型增强件做成实际上是矩形和/或一个空心体，以便减轻重量。由矩形空心体形成的侧表面最好成为固定成型紧固件的支承面。这样成型紧固件与成型增强件之间的连接便可通过在上述的承力面上的粘结连接以简单的方式实施之。制造成型增强件的材料最好是金属，具体说来是铝。铝可以使成型增强件以简单的方式成形，同时铝具有稳定性且重量轻。作为一种替换材料，在适当的用途中也可用塑料制造成型增强件。
为了在结构件的槽中固定成型紧固件，最好先将两个薄板固定在成型紧固件上。在这种连接结构中，薄板分别卡入并且可牢牢固定在槽内，薄板最好压靠在增强件上，这样在沿主承载方向出现推力的情况下产生的力便可直接传递到增强件上，因此，可以很好地实现本发明的原理。
业已证实，在这种连接结构中，上述薄板最好通过压靠在成型增强件的一个侧面(该侧面面对结构件的上表面)上的盖板互相连接起来，这种结构可保证成型紧固件至少在一些部位包住成型增强件。这就可使成型紧固件与成型增强件较为精确地连接起来，其结果，即使沿成型紧固件的主承载方向出现大的推力，也可以均匀地传递到结构件中。
最好通过在成型紧固件上整体地做出的至少一个凸部将力传到成型紧固件内。这种凸部简化了结构件与例如货车车体的承载结构之间的连接，或简化了单个结构件之间的互相连接。
附图的简述下面参考由附图中所示的实例所体现的实施例更详细地说明本发明，附图中
图1示出本发明结构件的透视图；和图2示出图1的结构件沿II-II线的横剖视图。
本发明的优选实施例的详细说明图1示出本发明的平板状结构件2的透视图，在该结构件2中嵌入两个作为整体部件的成型增强件4。该两成型增强件4分别设计成横截面为矩形的长形空心体，在此情况下，两个增强件4按预定距离彼此平行地排列，并穿过结构件2的内部在其端部6之间延伸之。在平板状结构件2的上表面8上设置两个作为传力适配器的、结构不同的成型紧固件10、12。在所有情况下，上述两个成型紧固件10、12都通过上述成型增强件之一固定在上表面8上，其方向是沿成型增强件4相应的纵长方向。在此情况下，上述成型紧固件10、12分别具有一个压靠在结构件2的上表面8上的盖板14。在该盖板14上做出可将力传入结构件2的凸部16。成型紧固件10具有单一的钻有一个紧固小眼18的凸部16，而在成型紧固件12的盖板14上则设置有两个作为导轨18′的凸部16。用于将力传入结构件2内的相应的成型件夹在上述导轨18′内，在此情况下，上述导轨18′用来将结构件2固紧在铁路货车车体的承载结构(未示出)上。
参看图2的沿垂直于投影面延伸的平板状结构件2的横截面图可以看出，上述的结构件2具有夹层状的结构。在上表层20与下表层21之间置入一个中间层22，该中间层22比两个表层20、21厚得多。表层20、21用高强度纤维增强塑料制成，而中间层22则用轻质纤维增强塑料制成。因此，表层20、21提高了中间层22的刚性，并强化了整个结构件2。
两个空心的(实际上是正方形的)成型增强件4与结构件2做成整体。在增强件4的面对结构件2的上表面8和下表面24的外横向边(按图2是处于顶面和底面)上，成型增强件4压靠着由纤维增强塑料制成的上表层20和下表层21，而成型增强件4的外纵向边(按图2是处于左和右两侧)则在所有情况下都面对由纤维增强塑料制成的中间层22。这样，成型增强件4便埋入结构件2的纤维增强结构中。
在成型增强件4的两侧与其两个纵向边直接相邻的结构件中切出两个穿过上表层20和中间层22的槽26。因此，在结构件2内，成型增强件4的边界的两侧上都设有相应的槽26。在图2还可看出，在结构件2的上表面8上设有成型紧固件10、12，这些紧固件10、12总是与槽26内的两个薄板28相接合。成型紧固件10、12的两个薄板28互相平行并与传力适配器的盖板14相垂直。在这种情况下，两个薄板28之间的距离实际上等于成型增强件4的横向边的宽度，结果，当成型紧固件10、12卡入槽26内时，它就以大致为U字型的方式环抱成型增强件4。为了加大成型紧固件10、12与结构件2之间的接触表面，盖板14在结构件2的上表面8上延伸过一个宽的区域。为了将成型紧固件10、12固定在结构件2上，在薄板28、盖板14与成型增强件4之间以及盖板14的外部与结构件2的上表面之间涂上粘结剂，结果，在成型紧固件10、12与结构件2之间形成一种固定的粘结接头30。这就可采用粘结技术使成型增强件4实际上完全由成型紧固件10、12包围住。
由于设置了成型紧固件10、12，故在例如将结构件2固紧到货车车体的承载结构上产生的力实际上都传入成型增强件4内，并导入结构件2内。由于如图所示，上述薄板28卡入结构件2内，而且成型增强件4实际上完全由成型紧固件包住，这就保证了即使沿上表面8的主载荷方向有大的推力，该推力也可被缓冲，而不会引起成型紧固件10、12与结构件2的分离。与此同时，用来封闭带有槽的结构件2的槽26的盖板14也可以承受推力。成型增强件4、成型紧固件10、12与结构件2的上表面8之间设置的粘结层为高的应力进入结构件2提供了最佳的传输介质，这种传输可保证成型紧固件10、12牢牢地固定在结构件2内，即使出现中等的和高的应力时也如此。
权利要求
1.一种用至少有一个几乎完全埋入结构件内的细长成型增强件的成型件增强的结构件，其特征在于，在结构件(2)内的至少一些部位上一些槽(26)沿上述成型增强件(4)的纵向长度，并将一成型紧固件(10、12)粘接在上述槽(26)内。
2.根据权利要求1的结构件，其特征在于，该结构件实际上是平板状的。
3.根据权利要求1或2的结构件，其特征在于，在结构件(2)内的上述成型增强件(4)的边界的两个侧面上设置相应的槽(26)。
4.根据上述权利要求中的至少一项的结构件，其特征在于，上述的成型紧固件(10、12)与上述的成型增强件(4)相粘接，并与结构件(2)的上表面(8)相粘接。
5.根据上述权利要求中的至少一项的结构件，其特征在于，上述成型紧固件(10、12)至少在一些部位包住成型增强件(4)。
6.根据上述权利要求中的至少一项的结构件，其特征在于，该结构件由至少一种纤维材料，尤其是纤维增强塑料制成。
7.根据权利要求6的结构件，其特征在于，该结构件具有夹层状结构。
8.根据上述权利要求中的至少一项的结构件，其特征在于，上述的成型增强件(4)的横截面实际上是矩形的。
9.根据上述权利要求中的至少一项的结构件，其特征在于，上述的成型紧固件(10、12)包括与槽(26)相接合的薄板(28)。
10.根据权利要求9的结构件，其特征在于，上述的薄板(28)通过盖板(14)互相连接。
11.根据上述权利要求中的至少一项的结构件，其特征在于，上述的成型紧固件(10、12)具有至少一个在它上面整体形成的凸部(16)。
12.一种具有上述权利要求中的至少一项限定的结构件(2)的货车车体结构。
全文摘要
一种用成型件增强的结构件(2),该结构件内至少具有一个实际上完全埋入结构件(2)内的细长成型增强件(4)。在结构件(2)内的至少一些部位上沿上述成型增强件(4)的纵向长度设有槽(26)。用粘给剂将一种成型紧固件(10、12)固定在上述的槽(26)内。
文档编号B61D17/00GK1390174SQ00815583
公开日2003年1月8日 申请日期2000年9月21日 优先权日1999年9月23日
发明者T·克鲁施维茨, J·普罗卡特 申请人:博姆巴迪尔运输股份有限公司