用无铆钉铆接部连接的复合面板和形成所述铆接部的方法

摘要

一种组件包括通过无铆钉铆接部连接到第二部件的第一复合纤维增强部件。第一部件包括利用纤维增强的树脂的第一层以及没有纤维并施加到纤维增强的树脂的第一层的一侧的树脂的第二层。第二部件接触第一部件的第一层。第一部件和第二部件通过包括压入到非铆接结合部分中的压出部分的无铆钉铆接部进行连接。在第一部件中，树脂的第一层包含纤维。可选的组件具有贯穿第一部件延伸的无纤维的预期的无铆钉铆接部形成区域。提供了一种方法，其中，包括利用纤维增强的树脂的第一层的第一部件被模制，以及在第一层的一侧上的树脂的第二层通过无铆钉铆接部连接到第二部件。

说明书

技术领域

一种适合于利用无铆钉铆接部与另一面板连接的复合面板和制造复合面板的方法。

背景技术

复合面板用于制造车辆和其它产品中的结构面板和主体面板。复合面板由利用碳纤维、玻璃纤维或天然纤维等增强的聚合树脂制成。复合面板强韧、轻质并可以广泛地用在各种产品应用中。

复合面板可以被组装到由铝、钢或复合材料制成的其它面板。可以使用常见的紧固件(铆钉或无铆钉铆接部(clinch joint))将面板连接到一起。利用无铆钉铆接部的一个问题是强化纤维会穿破复合面板的表面。如果碳纤维或天然纤维强化纤维穿破复合面板的表面，则其会吸收水分。吸收水分的纤维可能是要不得的，因为它们会造成腐蚀并使连接部弱化。当暴露到水分时的碳纤维与金属部件或紧固件接触时，会造成电化学腐蚀。

通过以下概述的本公开解决了以上问题和其它问题。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种通过无铆钉铆接部连接的组件。所述组件包括：第一部件，包括利用纤维增强的树脂的第一层以及施加到树脂的第一层的一侧的树脂的第二层。第二部件接触第一部件的第一层并通过无铆钉铆接部结合到第一部件。无铆钉铆接部包括第一部件的压入到第二面板的非铆接结合部分中的压出部分，其中，在第一部件中，树脂的第一层包含纤维。

根据涉及该组件的本公开的其它方面，第一部件可以在压缩模制工艺中形成，在压缩模制工艺中，在第一步骤中形成第一层，并在形成第一层之后，将第二层施加到第一层。可选地，第一部件可以在压缩模制工艺中形成，在压缩模制工艺中，第一层和第二层在单个步骤中形成。第二层可以相对于压缩模制模具的纹理表面形成，压缩模制模具的纹理表面抑制纤维进入第二层。

第二层可以被设置在第一层的一侧上的局部区域上，在所述局部区域，无铆钉铆接部将第一部件连接到第二部件。多个无铆钉铆接部可以形成为将第一部件连接到第二部件，第二层可以被设置在第一层的一侧上的多个局部区域上，在所述多个局部区域，无铆钉铆接部将第一部件连接到第二部件。可选地，第二层可以设置在第一层的整个一侧上。

纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、滑石或者天然纤维。第二部件可以由钢、铝、镁或者复合树脂形成。

根据本公开的另一方面，提供了一种形成用于连接多个面板的无铆钉铆接部的方法。所述方法包括：模制第一部件，第一部件包括利用纤维增强的树脂的第一层。将树脂的第二层模制到树脂的第一层的一侧上。将第二部件组装到第一部件的第一层，并通过将第一部件的压出部分压入到第二部件的非铆接结合部分中来将第一部件连接到第二面板。树脂的第二层抑制第一层中的纤维从第一部件突出到无铆钉铆接部的区域中。

根据所述方法的其它方面，可以在压缩模制工艺中执行模制步骤，其中，在第一步骤中形成第一层，在形成第一层之后，在第二步骤中将第二层施加到第一层。可选地，可以在压缩模制工艺中执行模制步骤，其中，可以在单个步骤中形成第一层和第二层，其中，第二层相对于压缩模制模具的纹理表面形成，压缩模制模具的纹理表面抑制纤维进入第二层。

模制第二层的步骤还可以包括将第二层模制到位于第一层的一侧上的局部区域，在所述局部区域，无铆钉铆接部将第一部件连接到第二部件。可以形成多个无铆钉铆接部以将第一部件连接到第二部件，其中，模制第二层的步骤还可以包括将第二层模制到位于第一层的一侧上的多个局部区域，在所述多个局部区域，无铆钉铆接部将第一部件连接到第二部件。可选地，模制第二层的步骤还可以包括将第二层模制在第一层的整个一侧上，或者，模制覆盖第一层的一侧的第二层。

纤维可以选自于基本上由碳纤维、玻璃纤维、滑石和天然纤维组成的组。第二部件可以由选自于基本上由钢、铝、镁和复合树脂组成的组的材料形成。

根据本公开的另一方面，一种组件包括由纤维增强树脂形成的第一复合面板，在预定的预期的无铆钉铆接部形成区域内没有纤维。形成在预期的无铆钉铆接部区域内的无铆钉铆接部将第一面板连接到第二面板，在无铆钉铆接部上避免暴露的纤维。

根据本公开的另一方面，提供了一种组件，所述组件包括：第一部件，包括除了预期的无铆钉铆接部形成区域之外的整个区域上利用纤维增强的树脂；第二部件，通过无铆钉铆接部连接到第一部件，无铆钉铆接部在被压入到第二部件的非铆接结合部分中的预期的无铆钉铆接部形成区域中形成为压出部分，其中，在预期的无铆钉铆接部形成区域中纤维的缺失避免了无铆钉铆接部中的暴露纤维。纤维可以是松散纤维。纤维可以是毡状的连续纤维。

下面参照附图更详细地描述本公开的以上方面和其它方面。

附图说明

图1是将复合纤维增强面板连接到另一面板的现有技术的无铆钉铆接部的局部透视图。

图2是沿图1中的线2-2截取的剖视图。

图3是根据本公开的一方面的将复合纤维增强面板连接到另一面板的无铆钉铆接部的局部透视图。

图4是沿图3中的线4-4截取的剖视图。

图5是复合纤维增强面板的凸缘(flange)中的多个无铆钉铆接部的局部透视图，其中，复合纤维增强面板具有施加到一侧的无纤维的树脂涂层，所述一侧被连接到另一面板的配合凸缘。

图6是复合纤维增强面板的凸缘中的多个无铆钉铆接部的局部透视图，其中，复合纤维增强面板具有仅施加到凸缘的选定部分的无纤维的树脂涂层，所述凸缘连接到另一面板的配合凸缘。

图7A和图7B是第一复合面板的可选的实施例的局部剖视图，其中，第一复合面板在除了将要形成无铆钉铆接部的位置之外的树脂中具有纤维增强体。

图8A和图8B分别是图7A和图7B中示出的通过无铆钉铆接部连接到第二面板的面板的局部剖视图。

具体实施方式

下面提供了本发明的示出的实施例的详细描述。公开的实施例仅仅是本发明的示例，其可以以各种替代形式实施。附图不一定是按比例绘制的。可夸大或最小化一些特征以显示特定组件的细节。在本申请中公开的具体结构和功能细节不应解释为是限制性的，而仅作为用于教导本领域技术人员如何实施本发明的代表性基础。

参照图1和图2，示出了将纤维增强复合面板12连接到基板面板14的现有技术的无铆钉铆接部10。面板12、14部分地示出在图1和图2中。在大多数情况下，无铆钉铆接部10将位于更大的面板的凸缘区域中。

提供了图1中的点画法以指示暴露的纤维16，其中纤维16是在形成无铆钉铆接部10的过程中被暴露的。如图2所示，来自纤维增强面板12的纤维可以延伸到无铆钉铆接部10中。暴露的纤维16会吸收水分(湿气)，并会导致无铆钉铆接部10的夹持力减小。当纤维16吸收的水或其它水分与金属部件或紧固件接触时，纤维(尤其如果它们是碳纤维)还会导致电化学腐蚀。

参照图3和图4，示出了改进的无铆钉铆接部20，其中该改进的无铆钉铆接部20是针对解决参照图1和图2描述的无铆钉铆接部10中的暴露纤维的问题。改进的无铆钉铆接部20形成在包封的纤维增强复合部件(或者第一部件)22中。第一部件22通过无铆钉铆接部20连接到基板面板(或者第二部件)24。纤维增强部件22包括利用纤维26增强的层25。该层25在本公开中也被称为第一层。利用纤维26增强的层可以利用包封在树脂组合物中的碳纤维、玻璃纤维、天然纤维或滑石来增强。

纯树脂层(或第二层)28形成纤维增强复合部件22的一部分。纯树脂层28基本上由用于形成纤维增强复合部件22的树脂构成。

优选地，在压缩模制操作中在压缩模制模具中形成纤维增强复合部件22。压缩模制模具可以在面对树脂层28的表面上包括纹理表面。纹理表面可以起到从利用纤维26增强的层排除纤维的作用，从而形成纯树脂层28。用于形成纤维增强复合部件的压缩模制工具是众所周知的，并且对于美学来讲，包括纹理表面的这样的工具也是众所周知的。

改进的无铆钉铆接部20包括形成在纤维增强复合部件22中的压出部分30。压出部分30被压入形成在基板面板24中的非铆接结合部分(clinchingportion)32中。纯树脂层28包封纤维26(否则纤维26将在非铆接结合操作过程中暴露在压出部分30中)，并提供无铆钉铆接部20的期望的无纤维平滑内表面36。通过利用纯树脂层28包封纤维26，任意纤维26可能暴露在无铆钉铆接部20内的倾向被消除或至少被最小化，从而减小了由利用纤维26增强的层25中的纤维26吸收水分的机会。

纯树脂层28优选为0.5mm至1.5mm厚。包封的纤维增强复合部件22的厚度优选为0.5mm至6mm厚，并通常为2.5mm至3mm厚。基板面板24优选为0.5mm至6mm厚，并通常介于2.5mm至3mm厚之间。基板层优选为诸如铝、钢、镁的金属，或者也可以为另一纤维增强复合部件。

参照图5，部分地示出了组件40，组件40包括通过内凸缘46和外凸缘48连接在一起的内面板42和外面板44。如图5所示，树脂层28设置在顶表面上，并由横跨整个顶表面延伸的阴影条纹示出，以表示平滑树脂表面。示出了将内凸缘46连接到外凸缘48的多个无铆钉铆接部20，并且内凸缘非铆接结合外凸缘48的压出部分30。

参照图6，示出了组件40，组件40包括装配到外面板44的内面板42。内面板42的内凸缘46通过无铆钉铆接部20连接到外面板44的外凸缘48。外凸缘48的局部区域50被设置为具有纹理表面52。在压缩模制操作中，通过在压缩模制模具的表面上设置橙皮纹理表面来形成纹理表面52，压缩模制模具在外凸缘48上形成纹理表面52。还可以在压缩模制操作中形成其它类型的纹理表面。

参照图7A和图7B，示出了复合面板60的可选的实施例，在图7A中，复合面板60由聚合树脂62形成并利用纤维增强体64增强。在图7B中，示出了嵌入在树脂62中的纤维毡(fiber mat)65，以示出松散纤维64的替代物。预期的无铆钉铆接部位置66基本上由纯净的或者纯的树脂62构成。面板60的外周部分包括纤维增强体64或者纤维毡65。虽然可以使用不连续的或松散的纤维增强体64，但在预期的无铆钉铆接部位置66中，具有切口的编织纤维毡可以更易于处理。编织毡65也可以是编织的或缝编的连续的纤维增强体64。

参照图8A和图8B，示出了在无铆钉铆接部68形成为连接复合面板60和第二面板70之后的复合面板60。复合面板60包括容纳在第二面板70的非铆接结合部分74中的压出部分72。由于纤维增强体64(在图8A中)或者纤维毡65(示出在图8B中)没有设置在预期的无铆钉铆接部位置66中，所以无铆钉铆接部68没有任何暴露的纤维。

虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述本发明的所有可能的形式。相反，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性的词语，并且要理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可作出各种改变。另外，可组合各种执行实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。