用成型件增强的结构件

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。

DE 19639 339 A1说明了一种用一成型件加强的并有被完全埋置在 该结构件内的细长加成型加强件的结构件。该成型加强件包住被安置在 该结构件槽内的一成型盖件。该成型盖件有二条侧腿，它们平行于该细 长成型加强件延伸。

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附 件的作用。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 计成传力附件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。

为了固定结构件上的传力部位，使传力附件既与成型增强件粘接又 与该结构件的上表面粘接。这就形成了附件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。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。

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附件的、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2 6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。