专利名称：用于复合材料的铰链和用于其制造的方法
技术领域：
本发明涉及用于复合材料的铰链，特别是可以固定或集成在必须以可旋转方式相互连接的两个复合材料部件中的铰链。本发明还涉及用于制造所述铰链的方法。
背景技术：
用于复合材料部件的已知铰链包括两个金属板，彼此枢接并设置有用于通过螺栓或其它螺纹件固定至要相互连接的部件的孔洞。在复合材料部件中制造用于所述已知的铰链的孔洞是相对困难的，在任何情况下，由于复合材料的特定的物理特性，它们可能导致这些部件的结构弱化。由于要粘接的材料的不同的物理和化学特性，所述已知的铰链用粘接剂固定至复合材料部件也是比较困难的。欧洲专利申请EP1738895披露了一种铰链，包括两组用环氧树脂浸溃的碳纤维层，设置在用聚氨酯树脂浸溃的芳纶纤维的基板上和下。层和基板固化在一起而没有树脂注射，之后在两个层上均形成具有V形或U-形横截面的槽，以便基板的中央部分没有被所述层覆盖，因此形成拐线。但是，所述已知的铰链要制造是复杂和昂贵的，因为它需要预浸溃的纤维层，也称为预浸材的名称，其比干纤维更加昂贵。此外，外层，当固化时更加刚性，需要精确的机械工作用于形成槽，它们必须是完全平行的，以允许正确的拐点。所述机械工作，除了增加制造成本和时间外，还涉及损害基板的风险，因为刚性层的整个厚度必须去除，但不令基板表面裸露。为了减少所述风险，EP1738895解释如下，具有V形横截面的槽是优选的，但是这些槽只允许具有小于或等于槽的顶角的角度的拐点，因此，它们不能使用在必须旋转大于180°角度的铰链中。由于槽，基板远远薄于整个铰链，具有随之而来的沿着拐线破裂的风险。另一方面，基板，如果它或多或少类似铰链的其余部分的厚度，由于其物理-化学组成，将过于刚性。使用不同的树脂用于层和基板进一步涉及粘接问题，EP1738895建议通过另外的粗糙基板的工作来减少。由于使用用于基板的芳纶和/或机织纤维，所述已知的铰链也是相对昂贵和易碎的。另外，为了减少后者的缺点，EP1738895建议采用由几层与拐线交叉和/或垂直的纤维层制成的基板，结果增加制造成本。通常，EP1738895建议采用彼此相似的基板和纤维层，其中，基板相对于层的刚性的差异主要取决于浸溃层和基板的不同树脂。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种铰链，其没有所述缺点。所述目的通过一种铰链和一种制造方法实现，其主要特征分别披露在权利要求1和权利要求7中，而其它特征披露在其余权利要求中。由于其特定的物理和化学特性，根据本发明的铰链不仅可以很容易地也通过粘接剂或用于相互接合复合材料部件的其它已知系统固定到复合材料部件，而且它也可以很容易地在 RTM (Resin Transfer Molding,树脂传递模塑成型)、轻型-RTM、VARTM (VacuumAssisted Resin Transfer Molding,真空辅助树脂传递模塑成型)工艺中和/或在披露在意大利专利申请MI2010A001072中的工艺中集成在这些部件中。此外，由于在特定的制造方法，在其结束时，基板和层均集成在固化柔软树脂中，铰链可以以简单、快速和经济的方式生产，以便它可以用于各种应用中，不仅用于相互连接两个部件，而不必需用于连接两个由复合材料制成的部件。例如，铰链可以以这样的尺寸和形状生产以便可以采用本身作为文件夹。根据本发明的铰链可以很容易地吸收设置公差，因为它没有设置销，从而旋转轴的位置可以适应要被转动的部件的相对位置。此外，由于它的厚度减小，如果它粘接至后者，铰链不会在(浸溃或非浸溃碳)的A类部件上导致斑纹。铰链还具有令人愉快的美学方面，特别是如果外层由天然皮革、微纤维和/或具有基本平行于旋转轴的纤维的材料制成以便避免该层由铰链的旋转而损坏时。根据本发明的铰链是特别耐磨损的，尤其当使用具有2.8和6.5MPa之间的杨氏模量、0.7和1.3MPa之间的极限拉伸强度和/或21和39%之间的断裂伸长率的特殊的树脂时。
对于本领域技术人员来说，从下面的其一些具体实施例的详细的非限制性的描述以及参考附图，根据本发明的铰链和方法的进一步的优点和特征将变得清楚，其中:图1显示在方法的第一操作步骤中的铰链的第一具体实施例的俯视图。图2显示图1的截面11-11。图3显示在方法的第二操作步骤中的图2的铰链。图4显示在方法结束时的图2的铰链。图5显示在使用过程中的图4的铰链。图6显示在方法的第一操作步骤中的铰链的第二具体实施例的剖视图。图7显示在方法的第一操作步骤中的铰链的第三具体实施例的剖视图。图8显示在方法的第一操作步骤中的铰链的第四具体实施例的剖视图。
具体实施例方式参见图1和图2，看到，在方法的第一操作步骤中，柔软且兼容采用树脂粘接复合材料的材料特别是微纤维或天然皮革优选麂皮的至少一个基板1，特别是矩形的，设置在用于复合材料的模具2的功能面上。基板I的平均厚度在I和4.5毫米之间。至少两组纤维层3，3’，特别是碳纤维层，叠放设置在基板I的两个相对的边缘上，以便层3，3’不覆盖基板I的中央部分4。层3，3’的纤维优选是干的，即具有从O到10%重量的树脂量，优选为5%重量。基板I的中央部分4的平均宽度优选在I和25毫米之间，特别地它是基板I的平均宽度的2.5%和30%之间的一个分数。基板I的边缘的由层3或3’覆盖的部分的宽度优选在5和40毫米之间。每个组的层3或3’是四层TW (Twill Weave，斜纹编织)2X2纤维，基重200g/m2，在相邻层中相互基本垂直导向叠放设置。在一个可选的具体实施例中，两组纤维层可以叠放设置在基板的两个相对的边缘下。
图3显示第二操作步骤，其中基板I和层3，3’由坚不可摧的可移除拆卸的保护片覆盖，由塑料材料制成的用于注入的网覆盖，以及由真空袋5覆盖，在此之后整体加热至约60°C，在真空袋5和模具2之间形成真空，即不高于0.01巴的压力，约60°C树脂，覆盖基板I和层3，3’，注入和/或通过低气压抽入这个空间。整体以每分钟2/3°C进一步加热至约900C，然后保持在约90°C至少一个小时，最后冷却到室温。图4显示成品的铰链，它已从真空袋5取出，与模具2、保护片和用于注入的网分离，以及沿边缘修整。成品的铰链包括基板I和相互接合在集成在树脂6中的两个组7，7’中的纤维层3,3’。树脂6, —旦固化,是柔软的，并具有2.8和6.5MPa之间的杨氏模量、0.7和1.3MPa之间的极限拉伸强度和/或21和39%之间的断裂伸长率。为了这个目的，亨斯迈先进材料树脂LME10184/10185证明是特别有效的。参见图5，看到，根据本发明的铰链的基板1，当铰链弯曲时，具有大于当铰链没有弯曲时基板I的中央部分4的平均宽度的4.5%的曲率半径R。当铰链弯曲时，曲率半径R大于2毫米。图6显示铰链的第二具体实施例，类似于第一具体实施例，其中基板8的一个或两个相对边缘位于纤维层9，9’之间，尤其是在基板8的一个边缘的任一侧上的在相邻层中相互基本垂直导向的两个纤维层9或9’之间。图7显示铰链的第三具体实施例，总是类似于第一具体实施例，其中基板10在长度上至少延伸纤维层11，11’的整个延伸，以便后者不能接触模具2。图8显示铰链的第四具体实施例，总是类似于第一具体实施例，其中基本平行于铰链的旋转轴的额外的纤维层12至少部分覆盖基板13的一侧和两组纤维层14，14’的第一层的一侧，以便额外层12位于基板13和层2之间以及第一纤维层14,14’和模具2之间。额外层12的纤维基本上平行于由纤维14，14’所覆盖的基板13的边缘。在其它的具体实施例中，额外层12可以设置在基板13的相对模具2的侧面上和/或在两组层14，14’的两个纤维层之间。然后，根据第二、第三和第四具体实施例的铰链的制造方法与第一具体实施例的制造方法基本相同。无论如何，在可选的具体实施例中可以采用其它的树脂成型方法，例如根据 RTM (Resin Transfer Molding,树脂传递模塑成型)、轻型-RTM、VARTM (VacuumAssisted Resin Transfer Molding,真空辅助树脂传递模塑成型)工艺和/或在披露在意大利专利申请MI2010A001072中的工艺采用其它模具和注入树脂。可以由本领域技术人员对上述披露并图示的具体实施例作出可能的修改和/或增加，而保留在下面的权利要求的范围内。特别地，本发明的进一步的具体实施例可以包括下列权利要求之一的技术特征和增加披露在文中和/或图中显示的一个或多个技术特征，单独地或任何相互组合。
权利要求
1.一种铰链，包括分别设置在柔软且兼容采用树脂粘接复合材料的材料的至少一个基板(1 ;8 ;10 ;13)的两个相对的边缘上和/或下的至少两组纤维层(3，3’ ；9，9’ ；11，11’ ；14，14’)，以便这些层(3，3’ ；9，9’ ;11，11，;14，14’)不覆盖基板(I ;8 ;10 ;13)的中央部分(4)，其特征在于，基板(I ;8 ;10 ;13)和层(3，3’ ；9，9’ ；11，11’ ；14，14’)集成在固化柔软树月旨(6 )中。
2.根据前述权利要求所述的铰链，其特征在于，基板(1；8 ；10 ；13)的中心部分(4)的平均宽度在I和25毫米之间。
3.根据任一项前述权利要求所述的铰链，其特征在于，基板(I；8 ；10 ；13)的中心部分(4)的平均宽度是基板(1 ；8 ；10 ；13)的平均宽度的2.5%和30%之间的一个分数。
4.根据任一项前述权利要求所述的铰链，其特征在于，由层(3，3’；9，9’ ；11，11’ ；14，14’)覆盖的基板(1；8 ；10 ；13)的边缘的部分的宽度在5和40毫米之间。
5.根据任一项前述权利要求所述的铰链，其特征在于，当它弯曲时，曲率半径(R)大于当铰链没有弯曲时基板(1 ;8 ；10 ；13)的中央部分(4)的平均宽度的4.5%。
6.根据任一项前述权利要求所述的铰链，其特征在于，当它弯曲时，曲率半径(R)大于2毫米。
7.一种用于制造铰链的方法，其特征在于，它包括下列操作步骤: 在模具(2)的功能面上设置在柔软且兼容采用树脂粘接复合材料的材料的至少一个基板(I ;8 ;10 ;13)的两个相对的边缘上和/或下的至少两组纤维层(3，3’ ；9，9’ ；11，11’ ；.14，14’)，以便层(3，3’ ；9，9’ ;11，11，;14，14’)不覆盖基板(I ;8 ;10 ;13)的中央部分(4); 将固化时柔软的树脂(6)注入和/或通过低气压抽入模具(2)中，以便将基板(I ；8 ；.10 ;13)和层(3，3，；9，9’ ;11，11，; 14，14’)集成在树脂(6)中; 固化树脂(6)。
8.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，树脂(6)，当其固化时，具有2.8和6.5MPa之间的杨氏模量、0.7和1.3MPa之间的极限拉伸强度和/或21和39%之间的断裂伸长率。
9.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述层(3，3’；9，9’ ；11，11’ ；14，14’ )包括纤维，特别是碳纤维，具有从O到10%重量的树脂量。
10.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，基板(10)在宽度上至少延伸纤维层(11,11’ )的整个延伸。
11.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，额外的纤维层(12)至少部分覆盖基板(13)的一侧，该额外层(12)的纤维基本上平行于铰链的旋转轴和/或由纤维(14，14’)覆盖的基板(13)的边缘。
12.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，基板(I；8 ；10 ;13)由微纤维制成。
13.根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的铰链或方法，其特征在于，基板(I；.8 ；10 ；13)由天然皮革特别是麂皮天然皮革制成。
全文摘要
一种铰链，包括分别设置在柔软且兼容采用树脂粘接复合材料的材料的至少一个基板(1；8；10；13)的两个相对的边缘上和/或下的至少两组纤维层(3，3'；9，9'；11，11'；14，14')，以便这些层(3，3'；9，9'；11，11'；14，14')不覆盖基板(1；8；10；13)的中央部分(4)，基板(1；8；10；13)和层(3，3'；9，9'；11，11'；14，14')集成在固化柔软树脂(6)中。本发明还涉及用于制造所述铰链的方法。
文档编号E05D1/00GK103097635SQ201180043663
公开日2013年5月8日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年9月17日
发明者尼科洛·帕西尼, 阿帝利奥·马西尼, 卢吉·德萨里奥 申请人:兰博基尼汽车公开有限公司