本發(fā)明涉及一種固定裝置和一種用于借助這種固定裝置在夾層構(gòu)件上或中建立集成的固定可能性的方法。按照本發(fā)明的夾層構(gòu)件是包括至少一個“軟”芯層以及強度比芯層更高的上、下覆蓋層，各覆蓋層優(yōu)選由纖維增強材料制成。本發(fā)明尤其是涉及一種用于插裝到夾層構(gòu)件、如CFK(碳纖維增強塑料)夾心構(gòu)件的開口中的可插接的固定裝置，其包括兩個可插接的元件，其中，在一個元件上設(shè)有可從安裝位置操作到固定位置中的固定臂，所述固定臂機械嵌入夾層構(gòu)件的芯中，從而與夾層構(gòu)件形成力鎖合。

背景技術(shù)：

夾層構(gòu)件、如CFK夾層板越多越多地用于創(chuàng)建結(jié)構(gòu)或應(yīng)用于汽車制造和類似領(lǐng)域中。借助夾層板可在實現(xiàn)最大彎曲強度的同時減輕重量。通過其結(jié)構(gòu)方式一方面可實現(xiàn)高強度并且另一方面可實現(xiàn)相對低的重量。夾層板有各種不同的實施方案。通常，夾層板包括兩個位于外側(cè)的覆蓋層和一個位于其間的芯。例如，碳纖維環(huán)氧樹脂夾層板包括兩個由含有環(huán)氧樹脂的碳纖維織物制成的覆蓋層和一個由PVC硬泡沫制成的芯。

原則上需要將夾層構(gòu)件彼此連接或與其它構(gòu)件連接或在其上固定部件和元件。但在實踐中用于形成連接點的力導(dǎo)入引起很大問題。與其上可簡單成形出螺紋的實心構(gòu)件和板(如塑料板和金屬板)不同，在發(fā)泡的夾層板中基于泡沫芯而不能簡單地成形出螺紋。

現(xiàn)有技術(shù)公開了兩種傳統(tǒng)方法用于在夾層板上形成連接點。一種方法涉及以芯層材料、如夾層板泡沫注塑包封或者說泡沫包封連接元件(模內(nèi)注塑工藝)。在此在制造期間就已經(jīng)將例如金屬螺紋嵌件集成到夾層構(gòu)件中。但為此必須將所需嵌件、如所謂的螺紋嵌件手動或借助工業(yè)操縱技術(shù)放入覆蓋層(CFK板)之間并且隨后以泡沫材料注塑包封。通過這種方式建立的材料鎖合連接可承受機械負荷。

在此特別不利的是，在制造時就已經(jīng)必須確定連接點的位置。此外形狀和位置公差和于此有關(guān)的公差補償引起進一步的問題。如果后來還需要另外或其它類似的固定點，則不能再增加。此外嵌件和夾層構(gòu)件之間的連接通過在泡沫時效硬化時與泡沫的材料鎖合實現(xiàn)，因而也不能簡單地更換或維修。

此外，現(xiàn)有技術(shù)還公開了異形條或連接條，它們通常借助貫穿各板的螺釘固定在夾層構(gòu)件的外側(cè)上。為此舉例提出文獻WO002010121830A3。在該文獻中公開了一種長形的固定元件，其包括U形的條形件、分為兩個子元件的異形條和連接裝置，該連接裝置能夠在使用夾緊機構(gòu)的情況下固定模塊。但這種專用解決方案不適合為夾層板設(shè)置連接可能性。

另一種由現(xiàn)有技術(shù)公開的連接點建立方式是在夾層板上施加所謂的“襯墊(Onsert)”，“Onsert”是專門設(shè)計用于粘接的連接元件，其具有通常為盤狀的底部?！癘nsert”有不同的實施方案。該方法的優(yōu)點在于可避免通過加工、如鉆孔、鉚接或類似方法削弱夾層構(gòu)件。另一方面，這種連接具有粘合連接的常見缺點、如缺乏耐熱性和與此有關(guān)的強度疲勞。在橫向負荷下粘合連接趨向于所謂的剝離，這也是不利的并且伴隨連接強度的減弱。此外，粘合過程復(fù)雜并且需要限定的過程和時效硬化時間直至可進行進一步的處理。

在制造輕質(zhì)結(jié)構(gòu)時，在各種位置上當構(gòu)件、如Onsert以螺紋銷或螺紋管突出于夾層復(fù)合件時也都是不利的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種用于夾層構(gòu)件的連接裝置，其克服上述缺點。該裝置還應(yīng)可通用并且無膠粘劑地與夾層構(gòu)件形成良好的機械連接。此外，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種用于建立固定可能性的方法，以及將這種裝置能夠以簡單且低成本的方式集成到夾層構(gòu)件上或中。

該任務(wù)借助一種具有權(quán)利要求1所述特征的連接系統(tǒng)和一種具有權(quán)利要求10所述特征的、用于建立固定可能性的方法來解決。

本發(fā)明的基本構(gòu)思在于提供一種包括兩個共同作用的元件的夾緊裝置，在此將第一元件(保持元件)裝入夾層構(gòu)件中并且通過操作第二元件(操作元件)使保持元件進入與夾層構(gòu)件的“夾緊”狀態(tài)中。保持元件的設(shè)置用于夾緊的固定臂的自由端部在拉力下壓到夾層構(gòu)件的覆蓋層上，因此通過形鎖合出現(xiàn)的拉力經(jīng)由上覆蓋層被導(dǎo)入成形件中?！皧A緊”在本發(fā)明的意義中理解為這樣的狀態(tài)，在其中第一構(gòu)件的限定區(qū)段力鎖合和/或形鎖合地被壓到或部分壓入芯材料中。作為芯材料可使用任意適合的結(jié)構(gòu)或任意適合的材料、如泡沫、基于紡織無紡布的金屬泡沫、可擠出的材料、腹板、肋結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)和類似物。例如可通過固定元件上的鉤狀物、突出部或肋條嵌入或壓入覆蓋層之間的區(qū)域(芯區(qū))中，所述鉤狀物、突出部或肋條在夾緊位置中被壓入芯材料、如泡沫中或簡單地被壓入芯區(qū)區(qū)域中的空腔中。根據(jù)本發(fā)明，為此保持元件設(shè)有至少一個可從安裝位置操作到固定位置中的固定臂。固定臂可通過將操作元件推入保持元件中而從其靜止位置(安裝位置)操作到與芯的嵌入位置(固定位置)中。本發(fā)明的另一方面涉及所述元件之間的幾何形狀匹配。在一種有利情況下，固定臂的用于力鎖合的上端部與上覆蓋層的距離為“零”并且因此接觸貼靠在該覆蓋層上，從而在拉力下拉力直接經(jīng)由上覆蓋層被導(dǎo)入成形件中。固定臂的作用端部和上覆蓋層之間的距離至少應(yīng)適當選擇得如此之小，以致其它在保持元件和操作元件共同作用時應(yīng)遵循的距離尺寸不變大，從而整體上可實現(xiàn)穩(wěn)定的緊配合。

在本發(fā)明最概括的實施方式中，提供一種用于插裝到夾層構(gòu)件的開口中的可插接的兩件式固定裝置，該固定裝置包括具有一個或多個可從安裝位置操作到固定位置中的固定臂的保持元件以及可插入保持元件的開口中的操作元件，并且所述操作元件在其插入保持元件中的位置中使至少一個固定臂偏轉(zhuǎn)到其固定位置中?！皟杉健痹诒景l(fā)明的意義中不一定指兩個元件的完全分離，而也指功能分離。一個部件(保持元件)用于保持功能并且另一部件(操作元件)用于使第一部件從安裝位置進入保持位置中。

在本發(fā)明的一種有利實施方式中，兩個可插接的元件(保持元件和操作元件)具有大致圓柱形(罐狀)或矩形的包絡(luò)形狀，在此也可使用具有橢圓形基面的柱形形狀。

根據(jù)本發(fā)明還提出一種固定裝置，其中，多個可操作的固定臂徑向環(huán)繞地設(shè)置在優(yōu)選圓柱形的保持元件上?！翱刹僮鳌痹诒景l(fā)明的意義中理解為固定臂從安裝位置到固定位置的優(yōu)選彈性的運動，其中從安裝位置到固定位置的運動通過借助操作元件的主動偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式中，固定臂在其從固定裝置的中心大致向外定向的側(cè)面上具有嵌入元件，所述嵌入元件構(gòu)造用于在操作元件將固定臂操作到其固定位置中時機械嵌入夾層構(gòu)件中。在該位置中固定臂的嵌入元件抓入泡沫中，使得固定裝置在夾層構(gòu)件中獲得緊配合。

本發(fā)明的另一方方面涉及保持元件的設(shè)計。由于本發(fā)明的目標是在復(fù)合構(gòu)件上設(shè)置適合的固定可能性，因此保持元件具有希望的聯(lián)接形式、如內(nèi)螺紋、螺紋銷、卡鎖機構(gòu)或類似物。優(yōu)選保持元件具有用于與外部固定元件連接的中心固定元件。

有利的是，可動的、優(yōu)選彈性的固定臂以其一個端部固定在保持元件上，而另一端部構(gòu)造為自由端部。因此固定臂的連接點可用作彈性鉸鏈。

在本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實施方式中，在操作元件上設(shè)置至少一個操作臂，所述操作臂在操作元件插入保持元件中的相應(yīng)腔或開口中時以控制面沿固定臂這樣被引導(dǎo)，使得固定臂遠離操作臂朝向復(fù)合構(gòu)件移動或者說彈性偏轉(zhuǎn)。操作元件在其完全進入的位置中鎖止固定臂，使得固定臂不能返回其最初的安裝位置(初始位置)中。

優(yōu)選地，操作臂分別具有楔形形狀。借助如上所描述的結(jié)構(gòu)設(shè)計，固定臂可在插接過程中連續(xù)進入其固定位置中。

在固定裝置的一種根據(jù)本發(fā)明的實施方式中進一步規(guī)定，在操作元件與保持元件的插接狀態(tài)中，操作臂以其朝向中心(Z)的側(cè)面貼靠在中心固定元件上并且以背離中心(Z)的側(cè)面貼靠在相應(yīng)的對應(yīng)設(shè)置的固定臂上。通過為固定保持元件設(shè)置的功能構(gòu)件的相互貼靠，可在復(fù)合構(gòu)件中實現(xiàn)特別有效的緊配合。

在本發(fā)明的一種特別有利的實施方式中，固定裝置由塑料制成?？商娲?，固定元件也可由金屬制成、例如構(gòu)造為壓鑄件，或由金屬和塑料的組合制成。

此外，優(yōu)選在保持元件和操作元件上分別設(shè)置對應(yīng)設(shè)置的卡鎖元件，以便將操作元件在其插入保持元件中的位置中與保持元件卡鎖在一起。

本發(fā)明的另一方面涉及一種用于借助如上所述的固定裝置在夾層構(gòu)件上或中建立集成的固定可能性的方法，其包括至少一個下述步驟：

－將上述固定裝置的保持元件放入夾層構(gòu)件中的為此設(shè)置的開口中或直接放入夾層構(gòu)件中；

－通過操作元件操作保持元件，使得保持元件的固定臂從其安裝位置被操作到其固定位置中，以致固定臂以至少一個設(shè)置用于固定的區(qū)段嵌入夾層構(gòu)件的芯區(qū)中。

該方法的特征可在于下述進一步的步驟：

－制造單側(cè)敞開的開口、如在夾層構(gòu)件中制造盲孔，用于放入保持元件；

－可通過使用適合的方法、如擠壓芯材料且必要時結(jié)合借助摩擦或超聲波的熔化來放入固定裝置，因此必要時也可按規(guī)定在一部分固定裝置和夾層構(gòu)件之間形成焊接連接；

－施加膠粘劑用于形成粘合連接、尤其是用于改善從固定裝置到夾層構(gòu)件的力傳遞。

本發(fā)明的其它有利擴展方案在從屬權(quán)利要求中給出或在下面參考附圖結(jié)合優(yōu)選實施例說明詳細闡述。

因此，在適合的、用于防止一方面在夾層構(gòu)件與固定裝置之間并且另一方面在保持元件與操作元件之間的旋轉(zhuǎn)運動的幾何條件下在到達固定位置之前就已經(jīng)可以確保：通過例如用螺絲刀將螺釘擰緊，預(yù)裝的固定元件在一個步驟中通過保持元件和操作元件之間的平移運動被“插入”和“固定”。

此外，可通過環(huán)狀的材料缺口實現(xiàn)端部位置中的夾緊，由此實現(xiàn)一種簡單且穩(wěn)定的實施方式。

附圖說明

在附圖中：

圖1為CFK夾層構(gòu)件的示意性剖面圖；

圖2為處于插接位置和處于分離位置中的兩件式固定裝置的一種實施方式的示意性透視圖；

圖3為根據(jù)圖1的CFK夾層構(gòu)件的示意性剖面圖，其中，固定裝置的保持元件插入該CFK夾層構(gòu)件中；

圖4為根據(jù)圖3的示意性剖面圖，其中，操作元件插入固定裝置的保持元件中；并且

圖5為類似于圖4的處于最終安裝狀態(tài)中的視圖。

具體實施方式

圖1示出CFK夾層構(gòu)件30的示意性剖面圖。所示出的夾層板30包括CFK上層32和CFK下層33。在CFK夾層構(gòu)件30中設(shè)有開口31，其構(gòu)造為盲孔，從而在該區(qū)域中CFK下層33未被貫穿。CFK上層32和CFK下層33之間是芯區(qū)34。在本實施例中，芯區(qū)34構(gòu)造為泡沫填充區(qū)。此外，盲孔并非必須如圖所示延伸至下層33，而是也可以其底部區(qū)段終止于另一平面中。

圖2示出處于插接位置(圖2的左圖)和處于分離位置(圖2的中圖和右圖)的兩件式固定裝置1的一種實施方式的示意性透視圖。兩件式固定裝置1構(gòu)造成用于插裝到CFK夾層構(gòu)件30的開口31中的可插接的固定裝置1。固定裝置1包括由塑料材料制成的操作元件20和保持元件10。保持元件10設(shè)有四個可從安裝位置操作到固定位置中的固定臂11，所述固定臂11模制在下部底板15上。

在保持元件10的中心Z中設(shè)有一個用于與外部固定元件40連接的中心固定元件17，如圖3所示。可動的固定臂11以其一個(下)端部11u固定在保持元件10上，而另一(上)端部11o構(gòu)造為自由端部。通過這種方式固定臂構(gòu)造為彈簧臂，其可彈性偏轉(zhuǎn)。自由的上端部11o因此可遠離中心向外操作。四個固定臂11徑向環(huán)繞地設(shè)置在保持元件10上，每兩個相鄰的固定臂分別通過一個間隙16彼此分開。

由圖2還可見，四個固定臂11在其從中心Z基本上向外定向的側(cè)面11a上具有用于嵌入泡沫區(qū)34中的嵌入元件12。在本實施例中，為此在彈性固定臂11的自由端部上模制有突出部。如下面還將在圖4中更詳細解釋的那樣，所述突出部在操作元件20將固定臂11操作到其固定位置中時用于機械嵌入到CFK夾層構(gòu)件30的泡沫區(qū)34中。

此外如在圖2的等軸圖中可見，在保持元件10和操作元件20上分別設(shè)有對應(yīng)設(shè)置的卡鎖元件14、24，以便將操作元件20在其于圖4中所示的插入保持元件10中的位置中與保持元件卡鎖在一起。由此確保操作元件20不會意外地從其夾緊位置脫開，以致也不能再可靠確保保持元件10的緊配合。在操作元件20上設(shè)有四個操作臂35，所述操作臂在操作元件20插入保持元件10時以控制面25沿固定臂11這樣被引導(dǎo)，使得各個相配的固定臂11朝遠離操作臂35的方向移動。操作臂35具有沿環(huán)形元件36的插入方向外延的楔形形狀。在當前，操作臂35和固定臂11以均勻的90度角度間隔設(shè)置，這也在圖4中示出。

在圖3中示出根據(jù)圖1的CFK夾層構(gòu)件30的示意性剖面圖，在其中首先僅固定裝置1的保持元件10插入開口31中。保持元件10以其底板15支撐在CFK下層33的上側(cè)上。圖3和4的剖面圖對應(yīng)于圖2的中圖?？梢钥闯?，彈性固定臂11以其下端部11u毗鄰地貼靠在開口31的內(nèi)側(cè)上。固定臂11在其于圖3中所示的安裝位置中略微朝向中心傾斜地延伸、優(yōu)選以10－30度角相對于穿過中心Z的豎直中軸線M延伸。模制在固定臂11的上端部11o上的嵌入元件12以其端面伸至泡沫區(qū)34中的開口31的內(nèi)側(cè)壁上。其它未在剖面圖中示出的固定臂以相同方式定向并且貼靠于內(nèi)側(cè)壁上。因此各兩個固定臂沿直徑相對。

中心固定元件17設(shè)有內(nèi)螺紋19，用于擰入外部固定元件40。

在圖4中示出根據(jù)圖3的示意性剖面圖，在此在固定裝置1的保持元件10中插入操作元件20。在保持元件10中的開口18中插入與之對應(yīng)成形的操作元件20，操作元件20以其四個操作臂35分別使各一個相配的固定臂11偏轉(zhuǎn)到其固定位置中。

此外由圖4可見，在操作元件20與保持元件10的插接狀態(tài)中，操作臂31以其朝向中心Z的側(cè)面31i貼靠在中心固定元件17上并且以背離中心Z的側(cè)面31a貼靠在對應(yīng)設(shè)置的固定臂11上。

圖1、3和4示出如下的根據(jù)本發(fā)明的用于通過使用如圖2所示的固定裝置1在夾層構(gòu)件30中建立集成的固定可能性的方法的重要步驟：

首先在夾層構(gòu)件30中制造單側(cè)敞開的開口31。之后將固定裝置1的保持元件10安裝到開口31中。接著將操作元件20插入保持元件10中，使得固定臂11從其安裝位置被操作到其固定位置中，以致固定臂以其設(shè)置用于固定的區(qū)段(嵌入元件12)機械嵌入夾層構(gòu)件30中。在此在足夠高的壓緊下，一部分臂也可壓入泡沫中并且引起泡沫的局部壓縮。

本發(fā)明的實施不局限于上面所給出的優(yōu)選實施例。而是可想到多種變型方案，其即使在完全不同方式的實施中依然利用所顯示的解決方案。