专利名称：纤维复合结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的纤维复合结构，该纤维复合结构包括至少三个从一个分支点出发的纤维复合臂，所述纤维复合臂含有分别连续地单向地在相邻的纤维复合臂之间延伸的边缘纤维束。
背景技术：
这种纤维复合结构从DE 19527197A1已知，在该纤维复合结构中，各纤维复合臂基于提高抗负荷强度设有单向地连续的边缘纤维束。在此各单向纤维分别从两个相邻纤维复合臂的一侧经过交叉点并从那里在分支点中心的两侧引导到第三纤维复合臂中。在各纤维复合臂承受弯曲负荷时，处于弯曲外侧的边缘纤维受到拉力负荷，而处于弯曲内侧的纤维束由于小的纤维抗压强度几乎不参与负荷传递，这时在分支中心区域中受到拉力负荷的各纤维束的各转向点上产生横向于纤维走向定向的力向量，这些力向量必须被围绕的基体承受，这伴随着在所述位置造成局部的纤维错位或甚至解体现象的危险。
发明内容
本发明的任务是，这样构造在开头所述类型的纤维复合结构，使得显著提高与重力相关的抗负荷强度和失效安全性。按照本发明，该任务通过在权利要求1中所述的纤维复合结构来解决。按照本发明，当彼此交叉的边缘纤维束中有一根受到拉力负荷时在转向点产生的横向力在行程中经由耐压的内核被传递给另一根边缘纤维束并且在该另一根边缘纤维束中通过相应的反作用力被支持。通过这种方式，在两侧由不同纤维复合臂的单向纤维围绕的内核具有双重功能一方面，当两个纤维复合臂中的其中一个受到指向第三个纤维复合臂的弯曲负荷时，那时受到拉力负荷的边缘纤维束基于纤维束在转向点上的横向力耦合而使相应的另一个纤维复合臂的否否则未受到负荷的对应的边缘纤维束受到拉应力，以便该后一根边缘纤维束共同承受负荷，从而提高纤维复合结构的单位强度；另一方面，基于通过内核的横向力补偿，以结构简单的方式显著降低纤维错位或其它的解体现象以及由此导致的在敏感的分支区域的结构失效的危险。根据权利要求2，在本发明的特别优选的结构中，在两个相邻纤维复合臂的彼此背离的侧面之间连续地延伸的单向纤维也在内核上传递压力地转向并且当纤维复合结构受到弯曲负荷时，使其它的，本身没有受到拉力负荷的纤维束在行程中从当时受到拉力负荷的纤维束方面经由内核上的转向点受到拉应力并由此参与承受负荷。使本身没有受到拉力负荷的纤维束参与承受负荷这个原理，在根据权利要求3的特别优选的方式中通过借助一个安置在第一内核下游的第二内核进行的双重转向得到更加有效的利用，围绕第二内核的纤维束根据权利要求4附加地也可以在位于这些纤维束交叉点上方的第一内核上传递压力地转向，以便在纤维复合结构受到负荷时全部的边缘纤维束基本上均勻地承受拉力负荷并因此共同承受负荷。
根据权利要求5，优选至少在分支区域为纤维复合臂设置附加的失效闭锁装置，其形式为包围单向纤维束的、多向的纤维复合包封套，此外，如按照权利要求6优选的是，在纤维复合臂的分支区域安置具有沿圆周方向走向的纤维取向的压力绷带，从而保证阻止外侧纤维在受到负荷时在纤维复合臂的轮廓侧的分支点开始从纤维复合结构脱落。如权利要求7所述，替代在一个平面中，各纤维复合臂也可以在三个维度沿不同方向走向，在这种情况下，一个或多个传递压力的内核优选构成球形。最后，根据权利要求8，本发明的一个特别优选的应用场合是，纤维复合结构构造作为机动车后轴支架的四臂式节点。
现在借助多个实施例结合附图对本发明进行详细的说明。高度示意性的附图如下图1按照本发明的三臂式的纤维复合结构；图2按照本发明的纤维复合结构的优选实施形式的与图1对应的视图；图3机动车后轴支架的透视图，该机动车后轴支架具有四臂式的、分别构成为按照本发明的纤维复合结构的节点。
具体实施例方式图1显示的纤维复合结构1包括三个从一个共同的分支点2出发的纤维复合臂 3A,3B和3C，这三个纤维复合臂被连续的、嵌入相对软的塑料基体中的抗拉的单向纤维穿过，在图1中仅描述这些单向纤维中的从纤维复合臂3A和;3B的互相面对的侧面连续地延伸到第三纤维复合臂3C中的边缘纤维束4A和4B以及在所述两个纤维复合臂3A、3B的互相背离的侧面之间延伸的边缘纤维束5。在分支点2的中心设置耐压的辊形的内核6，边缘纤维束4A和4B在行程中经过交叉点7在背离所属的纤维复合臂3A、3B的转向点8上传递压力地围绕该内核。同样在两个纤维复合臂3A和;3B之间延伸的单向纤维束5在内核6的面向第三纤维复合臂3C的边缘区域9上转向。内核6这样嵌入纤维复合结构中，使得当任意一个边缘纤维束4A、4B或例如边缘纤维束4A受拉应力时，该内核在其转向点8上受到压力并且压力以横向于纤维方向走向的力向量的形式被传递到相应的其他边缘纤维束、例如边缘纤维束4B和5上，使得这些边缘纤维束同样承受拉应力从而共同承担纤维复合结构1的负荷，作为结果，纤维复合结构1的单位承载强度和失效安全性明显提高。此外，纤维复合臂3至少在分支区域2设有多向的纤维复合包封套10，该纤维复合包封套构成另一个失效闭锁装置，并且如标记10’所示，该纤维复合包封套在分杈区域跨接两个彼此成锐角走向的纤维复合臂3A和;3B。此外，构成分支点2的主分支的第三纤维复合臂3C在该第三纤维复合臂的分支侧的端部被具有沿圆周方向走向的纤维取向的压力绷带11包围，以防止位于外面的纤维在受到拉力时在该-在图1中描述为拐点12的-区域中从纤维复合结构1脱落。根据图2的纤维复合结构中与上述实施例中对应的组成部分通过相同的附图标记表示，该纤维复合结构与上述实施例的区别首先在于，在分支区域2中朝第三纤维复合臂3C的方向将压辊状的第二内核13设置在第一内核的下游，该第二内核在两侧被另外两根单向的边缘纤维束14A和14B围绕，这两根边缘纤维束分别从两个纤维复合臂3A和的彼此背离的侧面经过在第一内核下侧上的转向点15和经过交叉点16、传递压力地沿第二内核13并从那里延伸到第三纤维复合臂3C中。以这种方式，更有效地实现使本身不受拉力的单向束承受负荷的原理。这样在纤维束14A或14B受到拉力负荷时，不仅使对应的反作用束14B或14A经由内核13处于拉应力下，而且同时在纤维束14A和14B在第一内核 6上的各转向点15上也有横向力施加到该第一内核上并由此施加到其他的纤维束4A和4B 上，从而它们同样被拉力张紧并因此参与承受负荷，并且相反地，在边缘纤维束4A或4B受到拉力负荷时，边缘纤维束14A和14B也一起被拉紧。此外根据图2的纤维复合结构的结构方式和功能方式与第一实施例相同。在本发明范围内许多变型是可能的。因此纤维复合结构作为示出的Y形分支2的代替也可以具有其他的结构形式并可以具有多于三个的纤维复合臂。此外通过在各单个的纤维复合臂3之间的纤维走向的交互传递，实现全部的纤维复合臂3拥有相同的纤维结构。本发明提供了大量的应用可能性。图3示出了一种以纤维复合结构方式的机动车后轴支架17形式的特别优选的应用情况，该机动车后轴支架在各节点18上分别构造为根据本发明构成的四臂式纤维复合结构。因为各纤维复合臂3在相应的各节点18上在三个维度上沿不同方向走向，在图3中不可见的内核不是构造成圆柱形、而是构造成球形。
权利要求
1.纤维复合结构，其包括至少三个从一个分支点出发的纤维复合臂，所述纤维复合臂具有分别单向地从两个相邻纤维复合臂的彼此面向的侧面经过一个处于分支点区域中的交叉点连续地延伸到第三纤维复合臂中的边缘纤维束，其特征在于，在分支点O)的区域中设置至少一个耐压的、设置于交叉点(7)下游的内核(6)，并且该内核在两侧被边缘纤维束(4A、4B)以横向于纤维方向传递压力的方式围绕。
2.根据权利要求1所述的纤维复合结构，其特征在于，内核(6)在对置于边缘纤维束 (4A、4B)交叉点(7)的一侧上被连续地在两个相邻纤维复合臂(3AJB)的彼此背离的边缘区域之间延伸的单向纤维(5)以横向于纤维方向传递力的方式围绕。
3.根据前述权利要求中任一项所述的纤维复合结构，其特征在于，分别从两个纤维复合臂(3A、3B)的彼此背离的边缘区连续地延伸到第三纤维复合臂(3C)中的单向纤维(14A、 14B)经过另一个安置于内核(6)下游的交叉点(16)、在耐压的第二内核(13)的彼此对置的两侧、以横向于纤维方向传递压力的方向沿着第二内核并从第二内核引导到第三纤维复合臂中。
4.根据权利要求3所述的纤维复合结构，其特征在于，单向纤维(14A、14B)在它们的交叉点(16)的上方附加地也在第一内核的面向第三纤维复合臂(3C)的侧面上以横向于纤维方向传递压力的方式围绕该第一内核(6)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的纤维复合结构，其特征在于，各纤维复合臂(3) 至少在分支区域O)中设有包围各单向纤维的、多向的纤维复合包封套(10)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的纤维复合结构，其特征在于，在分支区域O)中， 各纤维复合臂(3)中的至少一个被施加具有沿圆周方向走向的纤维取向的、包围单向纤维的压力绷带(11)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的纤维复合结构，其特征在于，各纤维复合臂(3) 在三个维度上沿不同方向走向，并且所述一个或所述多个内核(6、1；3)构成为球形。
8.根据前述权利要求中任一项所述的纤维复合结构，其特征在于，后轴支架(17)构成有四臂式的节点(18)。
全文摘要
本发明涉及一种纤维复合结构(1)，该纤维复合结构包括至少三个从一个分支点(2)出发的纤维复合臂(3)，所述纤维复合臂具有分别单向地从两个相邻纤维复合臂(3A和3B)的彼此面向的侧面经过一个设置在分支点区域的交叉点(6)连续地延伸到第三纤维复合臂(3C)中的边缘纤维束(4A，4B)，当纤维复合结构受负荷时，本身没有受到拉力负荷的边缘纤维束根据本发明这样参与承受负荷，即在分支点区域(2)中设置至少一个耐压的，处在交叉点(7)下游的内核(6)，并且该内核在两侧以横向于纤维走向传递压力的方式被边缘纤维束(4A、4B)包围。
文档编号B29C70/20GK102596546SQ201080042993
公开日2012年7月18日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月26日
发明者C·奈因胡伊斯, D·杜伦科普夫, M·米尔韦希, O·施派克, T·施派克, T·格罗斯, T·马塞尔特, W·科尔恩普罗布斯特 申请人:宝马股份公司, 阿尔贝特-路德维希斯弗赖堡大学