《复合件的接头结构.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复合件的接头结构.pdf（11页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104024661 A (43)申请公布日 2014.09.03 C N 1 0 4 0 2 4 6 6 1 A (21)申请号 201280061547.1 (22)申请日 2012.12.17 2011-288838 2011.12.28 JP F16B 5/02(2006.01) B29C 65/64(2006.01) (71)申请人三菱重工业株式会社 地址日本东京都 (72)发明人野中吉纪 柏木圣紘 阿部俊夫 (74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所 11105 代理人岳雪兰 (54) 发明名称 复合件的接头结构 (57) 摘要 本发明目的在于提供一种复合件的。
2、接头结 构，重量轻且成本低，容易制造，能够抵抗大的剪 切载荷，在由复合材料形成的复合件的接头结构 中(1)，具有在所述复合件(10)的至少一面贴附 的增厚用板(40a、40b)，把紧固部件(30)穿过在 所述复合件(10)、所述增厚用板(40a、40b)和与 所述复合件接合的相对侧部件(20)形成的通孔 (24、26)并固定，由此而把所述复合件(10)和所 述相对侧部件(20)紧固。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.13 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/082644 2012.12.17 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2。
3、013/099673 JA 2013.07.04 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104024661 A CN 104024661 A 1/1页 2 1.一种复合件的接头结构，其特征在于， 在由复合材料形成的复合件的接头结构中， 具有在所述复合件的至少一面贴附的增厚用板， 把紧固部件穿过在所述复合件、所述增厚用板和与所述复合件接合的相对侧部件形成 的通孔并固定，由此把所述复合件和所述相对侧部件紧固。 2.如权利要求1所述的复合件的接头结构，其。
4、特征在于，所述增厚用板由与所述复合 件相同的复合材料形成。 3.如权利要求1所述的复合件的接头结构，其特征在于，所述增厚用板由金属材料形 成。 4.如权利要求1所述的复合件的接头结构，其特征在于，所述增压用板由比所述复合 件延展性高的树脂基材料形成。 5.如权利要求3或4所述的复合件的接头结构，其特征在于，使形成在所述复合件的通 孔比形成在所述增厚用板的通孔的孔径大。 6.如权利要求1到5任一项所述的复合件的接头结构，其特征在于，所述增厚用板被贴 附在所述复合件的两面。 权 利 要 求 书CN 104024661 A 1/5页 3 复合件的接头结构 技术领域 0001 本发明涉及由复合材料形成。
5、的复合件的接头结构。 背景技术 0002 把纤维作为强化材料而把树脂作为基体材料的CFRP(碳素纤维强化塑料)、 GFRP(玻璃纤维强化塑料)、BFRP(硼纤维强化塑料)、AFRP(芳族聚酰胺纤维强化塑料)等 纤维强化复合材料(以下叫做“复合材料” )，作为重量轻且强度高的材料而在各种领域被 利用。例如作为强化材料而使用碳素纤维的CFRP就同时具有极高的强度和重量轻，在航空 器、船舶、汽车等各产业领域被广泛利用。 0003 如图5所示，在把接合对象即相对侧部件与由这种复合材料构成的复合件接合的 情况下，把螺栓30等紧固体穿过在复合件板10(复合件)和相对侧部件20的凸缘部20a 形成的通孔24。
6、，通过拧紧螺母32而把螺栓30固定，而多采用紧固复合件板10和相对侧部 件20的接头结构1。 0004 这种接头结构1在相对侧部件20有水平力H在作用，在复合件板10和相对侧 部件20在错开的方向有剪切载荷作用的情况下，要把螺母32强力拧紧，利用螺栓的轴力来 把复合件板10和相对侧部件20牢固紧固，利用两者之间接合面的摩擦力来抵抗剪切载荷。 但例如在飞机的主翼表皮使用复合件板10的情况下等，为了成为更安全的设计，要设计成 为即使螺母32松了的情况下，利用螺栓30与复合件板10的抵接部(图5的a部)的表 面压力(承受表面压力)也能够抵抗剪切载荷。 0005 在作用的水平力H大的情况下，虽然增加螺。
7、栓30的个数且把螺栓30变更成大的 尺寸，在即使这样也难于应对时，则如图6所示的那样进行设计，把复合件板10增厚，通 过增加螺栓30与复合件板10的抵接部a的面积(承受面积)来把承受表面压力抑制 在容许值以下。 0006 现有技术文献 0007 专利文献1：特开昭58-71151号公报 发明内容 0008 发明要解决的问题 0009 但如下所示，上述复合件板10的增厚多有复合件制造上的问题。 0010 即如图7(a)模式所示，复合件板10通过把由纤维和树脂构成的薄板状复合材料 成形用原料10a层合并一体化而形成。因此，如图7(b)放大所示，在形成增厚的复合件板 10时，在复合材料成形用原料10。
8、a之外还需要准备与之长度不同的复合材料成形用原料 10a，把它层合成锥状并一体化，至少费事且成本高。 0011 复合件板10的板厚度变化率(锥的倾斜角度)也被制约，不能使板厚度太急剧 变化。因此，需要增压范围以外的部分也被增厚，必然产生多余的材料，且使复合件板10 的重量增加的问题。 说 明 书CN 104024661 A 2/5页 4 0012 在专利文献1公开有这样的接头结构：作为复合件制品的接合件接头结构，在复 合件制品的接头部设置有螺旋状卷绕的复合件的凸台，把螺栓等紧固体穿过贯通该凸台的 接头孔。但该专利文献1的接头结构，有难于在复合件制品的接头部设置螺旋状凸台的问 题。 0013 本。
9、发明是鉴于这种现有技术课题而开发的，目的在于提供一种复合件的接头结 构，重量轻且成本低，容易制造，能够抵抗大的剪切载荷。 0014 解决问题的技术方案 0015 本发明为了达到上述现有技术的课题和目的， 0016 本发明复合件的接头结构 0017 在由复合材料形成的复合件的接头结构中， 0018 具有在所述复合件的至少一面贴附的增厚用板， 0019 把紧固部件穿过在所述复合件、所述增厚用板和与所述复合件接合的相对侧部件 形成的通孔并固定，由此而把所述复合件和所述相对侧部件紧固。 0020 本发明复合件的接头结构具有在复合件至少一面贴附的增厚用板，仅以增厚用板 的厚度量增加承受面积，承受表面压力。
10、被抑制。这种增厚用板的贴附比复合件自身的增厚 制约少，制造容易。由于能够仅在需要增厚的范围贴附增厚用板，所以不需要多余的材料， 能够设定成重量轻且成本低的结构。 0021 本发明的所谓“贴附”，意思是把增厚用板向复合件粘贴。具体的贴附方法，除了用 粘接剂把增厚用板向复合件粘接的方法之外，还包含有：经由粘接剂把增厚用板向复合件 层合并机械压接的方法、在复合件和增厚用板含有热固化性树脂的情况下把两者以层合的 状态加热并一体化的方法等。 0022 上述发明的所述增厚用板能够由与所述复合件相同的复合材料形成。 0023 只要把增厚用板由与复合件相同的复合材料形成，则两者之间就不产生热膨胀 差，所以不受。
11、伴随温度变化的热应力、热变形的影响，贴附质量稳定。 0024 另外，上述发明的所述增厚用板能够由金属材料形成。 0025 通过把增厚用板由金属材料形成，能够设定成有效利用金属材料性质的复合件的 接头结构。即例如把增厚用板由延展性高的金属材料形成，且使形成在复合件的通孔比形 成在增厚用板的通孔的孔径大，如后述那样而能够谋求在多个紧固体之间的承受表面压力 均匀化。 0026 另外，上述发明的所述增压用板能够由比所述复合件延展性还高的树脂基材料形 成。 0027 通过把增厚用板由比复合件延展性还高的树脂基材料形成，且使形成在复合件的 通孔比形成在增厚用板的通孔的孔径大，如后述那样而能够谋求在多个紧固。
12、体之间的承受 表面压力均匀化。 0028 另外，例如采用高强度的金属材料，且使形成在复合件的通孔比形成在增厚用板 的通孔的孔径大，使紧固体与复合件不抵接，还能够设定成仅由增厚用板来抵抗剪切载荷 的结构。 0029 另外，上述发明的所述增厚用板优选贴附在所述复合件的两面。 0030 若把增厚用板贴附在复合件的两面，与把增厚用板仅贴附在复合件一面的情况相 说 明 书CN 104024661 A 3/5页 5 比，能够使复合件的应力分布一样。由于增厚用板与复合件的贴附面积成为两倍，所以能够 把作用在贴附面的剪切力减少到1/2。 0031 发明的效果 0032 根据本发明，通过把增厚用板向复合件贴附而。
13、使承受面积增加，防止作用有过大 的承受表面压力。因此，与把复合件自身增厚的现有复合件的接头结构相比，能够提供复合 件的接头结构，重量轻且成本低，容易制造，能够抵抗大的剪切载荷。 附图说明 0033 图1是表示本发明复合件的接头结构一实施例的图； 0034 图2是把图1(a)的A部放大表示的截面图； 0035 图3是表示本发明其他实施例复合件的接头结构的图； 0036 图4是表示螺栓位置与承受表面压力关系的曲线； 0037 图5是表示现有复合件的接头结构的剖视图； 0038 图6是表示现有复合件的接头结构的剖视图； 0039 图7是模式表示图6的A部和B部的概略剖视图。 具体实施方 式 0040。
14、 以下根据附图更详细地说明本发明的实施例。 0041 但本发明的范围并不限定于以下的实施例。被以下实施例所记载的结构零件的尺 寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别的记载，就不是把本发明的范围仅限定在此旨 趣，而不过单单是说明例。 0042 图1是表示本发明复合件的接头结构一实施例的图，(a)是俯视图，(b)是a-a线 的剖视图； 0043 如图1所示，本发明一实施例复合件的接头结构1是由复合材料形成的平板状复 合件板10(复合件)的接头结构，利用多个(2个4列)螺栓30和螺母32(紧固体)把 相对侧部件20与复合件板10接合。 0044 本发明所说的复合材料的意思是把纤维作为强化材料而把。
15、树脂作为基体材料的 纤维强化复合材料。具体说就是，强化材料由碳素纤维构成的CFRP(碳素纤维强化塑料)、 由玻璃纤维构成的GFRP(玻璃纤维强化塑料)、由硼纤维构成的BFRP(硼纤维强化塑料)、 由芳族聚酰胺纤维构成的AFRP(芳族聚酰胺纤维强化塑料)等。 0045 与复合件板10接合的相对侧部件20可以是由与复合件板10相同的复合材料形 成的部件，也可以是由其他材料形成的部件，没有特别的限定。本实施例对于该相对侧部 件20作用有大的水平力H，由此，在复合件板10与相对侧部件20的接合面作用有剪切力。 另外，作为向复合件板10作用的剪切力的反力，是在螺栓30与复合件板10的抵接部(图 1(b)。
16、的a部)作用有承受表面压力。 0046 如图1所示，在复合件板10的两面贴附有增厚用板40a和40b。本实施例是利用 树脂类粘接剂来把增厚用板40a和40b粘接在复合件板10的两面。另外，本发明的所谓“贴 附”，意思是把增厚用板向复合件粘贴，作为具体的贴附方法，除了上述的粘接以外，也可以 是通过经由粘接剂把增厚用板向复合件层合并机械压接的方法、在复合件和增厚用板含有 说 明 书CN 104024661 A 4/5页 6 热硬化性树脂的情况下，把两者以层合的状态加热并一体化的方法等进行贴附。 0047 如图2放大所示，把螺栓30穿过在复合件板10、增厚用板40a、40b和相对侧部件 20的凸缘部。
17、20a形成的通孔24，通过由螺母32拧紧固定而把复合件板10和相对侧部件20 紧固。若这样把增厚用板40a和40b向复合件板10粘接，则仅使增厚用板40a和40b的厚 度部分增加承受面积，能够减少承受表面压力。 0048 增厚用板40a和40b能够由与复合件板10相同的复合材料形成，也能够由与复合 件板10不同的材料形成。只要根据复合件板10的用途等选择适当的材料使用便可。在把 增厚用板40a和40b由与复合件板10不同的材料形成的情况下，由于后述的理由而优选比 复合件板10延展性高的材料，例如由金属材料、比复合件板10延展性高的树脂基材料形 成。 0049 作为增厚用板40a、40b由与复合。
18、件板10相同的复合材料形成的情况的优点，能够 例举以下一点：在复合件板10与增厚用板40a、40b之间不产生热膨胀差，所以不受随着温 度变化产生的热应力、热变形的影响，贴附品质稳定。 0050 作为把增厚用板40a、40b由金属材料形成时的优点，能够举出可以设定成有效利 用金属材料性质的复合件板10的接头结构。具体说就是，例如把增厚用板40a、40b由延展 性高的金属材料形成，且使形成在复合件板10的通孔比形成在增厚用板40a、40b的通孔的 孔径大，对于螺栓30a30d而能够谋求所作用的承受表面压力均匀化。把增厚用板40a、 40b由比复合件板10延展性高的树脂基材料形成时的优点也是同样，通。
19、过使形成在复合件 板10的通孔比形成在增厚用板40a、40b的通孔的孔径大，对于螺栓30a30d而能够谋求 所作用的承受表面压力均匀化。关于这点根据图3和图4说明。 0051 图3是表示本发明其他实施例复合件的接头结构的图，(a)是剖视图，(b)是B部 的放大图。图4是表示螺栓位置与承受表面压力关系的曲线，图中的符号是对增厚用板 40a、40b使用非延展性材料时的曲线，符号是对增厚用板40a、40b使用延展性高的材料 (例如金属材料)时的曲线。 0052 图3所示复合件的接头结构1与上述的实施例不同，在复合件板10、增厚用板 40a、40b和相对侧部件20的凸缘部20a形成的通孔26内，是复合。
20、件板10的通孔26a被形 成得比增厚用板40a、40b的通孔26b径大。 0053 如图4的符号所示，承受表面压力是靠近水平力H作用位置近的螺栓30a最大， 随着从水平力H的作用位置远离而变小，但在把通孔26如上述那样形成，且在对增厚用板 40a、40b使用金属材料和比复合件板10延展性高的树脂基材料的情况下，在穿过有螺栓30 的通孔26中，是形成在增厚用板40a、40b的通孔26b与螺栓30a抵接，增厚用板40a、40b塑 性变形而通孔26b扩径。其扩径量是穿过有承受表面压力大的螺栓30a的通孔26最大，穿 过有承受表面压力小的螺栓30d的通孔26最小。由此，使螺栓30a30d与增厚用板40。
21、a、 40b的抵接均匀化，如图4的符号所示，对于螺栓30a30d而承受表面压力被均匀化。 由此，能够防止承受表面压力在一个螺栓30集中，所以能够减少螺栓30破损的危险。 0054 例如，本实施例通过对于增厚用板40a、40b采用高强度的金属材料，使螺栓30与 复合件板10不抵接，还能够设定成仅由增厚用板40a、40b来抵抗剪切载荷的结构。 0055 本发明中，作为在增厚用板40a、40b所使用的金属材料，优选高延展性、高强度且 重量轻的金属材料，例如钛合金、MP-35N(AMS5758)、lnco600(AMS5687)等高镍合金、钴合 说 明 书CN 104024661 A 5/5页 7 金。
22、、A286(AMS5731、AMS5737)等耐腐蚀钢等特别适合使用。 0056 本发明中，作为在增厚用板40a、40b所使用的树脂基材料，例如在复合件板10使 用CFRP的情况下，能够举出GFRP、AFRP等的比CFRP延展性高的复合材料。作为本发明的 树脂基材料，也能够采用没被纤维强化的树脂材料，例如能够举出聚碳酸酯等具有与环氧 树脂同等以上强度且比复合件板10延展性高的树脂材料。 0057 如以上，根据本发明复合件的接头结构1，具有在复合件板10两面贴附的增厚用 板40a、40b，仅在增厚用板40a、40b的厚度部分增加有承受面积，承受表面压力被抑制。把 增厚用板40a、40b向复合件板。
23、10的贴附比现有这样使复合件自身的增厚制约少，制造容 易。根据本发明，由于能够仅在需要增厚的范围贴附增厚用板40a、40b，所以不需要多余的 材料，能够设定成重量轻且成本低的结构。 0058 上述实施例在复合件板10的两面贴附增厚用板40a、40b。若这样把增厚用板40a、 40b贴附在复合件板10的两面，与把增厚用板40仅在复合件板10一面贴附的情况相比，能 够使复合件板10的应力分布一样，所以优选。由于增厚用板40与复合件板10的接触面积 成为两倍，所以能够把作用在一个贴附面的剪切力减少到1/2。 0059 但本发明复合件的接头结构1并不限定于此，至少在复合件的一面贴附有增厚用 板便可。 。
24、0060 上述实施例以平板状复合件板10的接头结构1为例进行了说明，但本发明的复合 件并不限定于平板状的复合件，例如也可以是管状的复合件。 0061 以上说明了本发明的优选形态，但本发明并不限定于上述形态，在不脱离本发明 目的的范围能够有各种变更。 0062 产业上的利用可能性 0063 本发明作为由复合材料形成的复合件的接头结构，能够在飞机、船舶、汽车等各领 域利用。 说 明 书CN 104024661 A 1/4页 8 图1 说 明 书 附 图CN 104024661 A 2/4页 9 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104024661 A 3/4页 10 图4 图5 图6 说 明 书 附 图CN 104024661 A 10 4/4页 11 图7 说 明 书 附 图CN 104024661 A 11 。