碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构的制作方法

本实用新型涉及一种碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构。

背景技术：

如今，汽车的排放标准越来越严格，汽车轻量化势在必行，各大主机厂都在寻找新型的轻质高强材料来替代钢，从而实现汽车减重。其中碳纤维增强复合材料因其低密度、高强度的性能已经被应用在汽车行业。但目前，还不能完全用碳纤维复合材料替代钢，需要同时使用碳纤维复合材料与钢。

当碳纤维复合材料和钢合用时，就会存在两者的连接问题，传统的连接方式有两种，第一种是通过胶水粘接，这种方式的连接强度较弱，不能满足汽车座椅冲击性能要求；第二种是通过在碳纤维复合材料上预埋螺母，通过螺栓连接，如图1所示，碳纤维复合材料构件11上预埋了连接螺母，金属连接板12通过穿设的螺栓13螺合于预埋在碳纤维复合材料构件11上的连接螺母，实现与碳纤维复合材料构件1的连接。这种方式强度虽然有很大提升，但预埋螺母的工艺比较复杂，成本较高，而且重量也大幅度增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构，解决现有技术中采用预埋螺母连接存在的工艺复杂、成本高且增加重量的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型提供了一种碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构，包括：

形成于金属构件上的条形孔；以及

穿设于所述条形孔的连接件，所述连接件于所述条形孔的两侧形成有与碳纤维复合材料构件结合成一体的连接端。

采用连接件穿设金属构件上的条形孔，并将连接件与碳纤维复合材料构件结合成一体，形成了紧固的连接结构，实现了碳纤维复合材料构件与金属构件的连接，提高了两者的连接性能，连接牢固稳定。本实用新型的连接结构，工艺简单，成本低。

本实用新型碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构的进一步改进在于，所述碳纤维复合材料构件为箱型结构，所述连接件位于所述箱型结构内部，且所述连接端与对应的所述箱型结构的内壁结合成一体。

本实用新型碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构的进一步改进在于，所述连接件为U型框，所述U型框的框底置于所述条形孔内，所述U型框的两个框壁为所述连接端。

本实用新型碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构的进一步改进在于，还包括填充于所述碳纤维复合材料构件内的泡沫。

本实用新型碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构的进一步改进在于，所述金属构件上设有凸台，所述凸台位于所述条形孔的下方，所述金属构件部分插设于所述碳纤维复合材料构件内，且所述凸台与所述碳纤维复合材料构件的内壁相抵靠。

本实用新型碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构的进一步改进在于，所述碳纤维复合材料上供所述金属构件插设的端部形成有包覆于所述金属构件外表面的收口边。

本实用新型碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构的进一步改进在于，所述碳纤维复合材料构件的内壁与插设于所述碳纤维复合材料构件内的所述金属构件的侧部相匹配，以令插设于所述碳纤维复合材料构件内的所述金属构件的侧部与对应的所述碳纤维复合材料构件的内壁相抵靠。

本实用新型碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构的进一步改进在于，所述连接件的材质为碳纤维复合材料。连接件采用碳纤维复合材料，没有增加结构的重量，符合轻量化的要求。

附图说明

图1为现有技术中碳纤维复合材料构件与金属构件采用螺栓连接的结构示意图。

图2为采用本实用碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构连接碳纤维复合材料构件与金属构件的结构示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为图2中的A-A剖视图。

图5为图2中的B-B剖视图。

图6为图3中的C-C剖视图。

图7为本实用新型中的金属构件的结构示意图。

图8为本实用新型中的泡沫的结构示意图。

图9为图8中的D-D剖视图。

图10为本实用新型中金属构件与连接件连接的结构示意图。

图11为图10中的E-E剖视图。

图12为本实用新型中金属构件插设于泡沫内且省去了金属构件外侧泡沫的结构示意图。

图13为图12中的F-F剖视图。

图14为本实用新型中金属构件插设于泡沫内的结构示意图。

图15为图14中的G-G剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型提供了一种碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构，实现碳纤维复合材料构件与金属构件的牢固连接，解决碳纤维复合材料与金属材料的连接问题，提高两者的连接性能。本实用新型采用由碳纤维复合材料制成的连接件，利用该连接件穿设金属构件上的条形孔，实现了连接件与金属构件的连接，然后再将该连接件的连接端与碳纤维复合材料构件制成一体结构，通过加热、加压、冷却和固化，将连接端与碳纤维复合材料构件结合成一体结构，就实现了碳纤维复合材料构件与金属构件的完美连接，且连接件可隐藏于碳纤维复合材料构件的内部，结构美观，相比现有的螺栓连接，工艺简单，成本低，对重量没有影响。下面结合附图对本实用新型碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构进行说明。

如图2和图3所示，本实用新型的碳纤维复合材料构件与金属构件的连接结构用于连接碳纤维复合材料构件21和金属构件22，通过本实用新型的连接结构将碳纤维复合材料构件21和金属构件22连接在一起，结合图4至图6所示，该连接结构包括形成于金属构件22上的条形孔221和穿设该条形孔221的连接件23，连接件23在条形孔221的两侧形成有与碳纤维复合材料构件21结合成一体的连接端231，232。连接件23穿过条形孔221并在条形孔221的两侧形成了连接端231和连接端232，连接端231和连接端232向上弯折设置，使得连接件23和金属构件22套接在一起，然后将连接件23的连接端231和连接端232与碳纤维复合材料21贴合，并利用工艺将连接端231和连接端232与贴合的碳纤维复合材料21结合成一体，实现了碳纤维复合材料构件21和金属构件22的连接。

碳纤维复合材料构件21为箱型结构，其内部形成有空腔，连接件23位于箱型结构的内部，且连接件23的连接端231和连接端232与箱型结构的内壁结合成一体。结合图10所示，连接件23为U型框，该U型框具有相对的两个框壁和与两个框壁连接的框底，连接件23穿设条形孔221与金属构件22连接时，框底置于条形孔221内，两个框壁即为连接件23的连接端，两个框壁位于条形孔的两侧，两个框壁和框底围合形成的槽内置放有条形孔221上方的金属构件22，实现了连接件23与金属构件22的套接连接。

本实用新型的连接结构还包括填充在碳纤维复合材料构件21内的泡沫24，该泡沫24满填于碳纤维复合材料构件21的内部。

结合图7所示，金属构件22上设有凸台222，该凸台222位于条形孔221的下方，金属构件22与碳纤维复合材料构件21连接时，金属构件22部分插设于碳纤维复合材料构件21内，结合图5和图6所示，金属构件22上的条形孔221和凸台222均插入到碳纤维复合材料构件21内，且凸台222与碳纤维复合材料构件21的内壁相抵靠。碳纤维复合材料构件21上供金属构件22插设的端部形成有包覆于金属构件22的外表面的收口边211，通过收口边211将碳纤维复合材料构件21的端部封闭。

结合图4和图10所示，碳纤维复合材料构件21的内壁与插设在碳纤维复合材料构件21内的金属构件22的侧部223相匹配，即碳纤维复合材料构件21的内壁面的形状与金属构件22的侧部223的形状相匹配，使得插设在碳纤维复合材料构件21内的金属构件22的侧部223与对应的碳纤维复合材料构件21的内壁相抵靠。

如图5所示，连接件23的材质为碳纤维复合材料，即与碳纤维复合材料构件21的材质相同，在将连接件23的连接端231和连接端232与碳纤维复合材料构件21结合成一体时，采用将连接件23的连接端231和连接端232与碳纤维复合材料构件21贴合并一起放入到模具内，经过加热、加压、冷却和固化工艺，就使得连接端231和连接端232和碳纤维复合材料构件21成一体。连接件23采用碳纤维复合材料，没有增加结构的重量，符合轻量化的要求。

下面对本实用新型连接结构的连接过程进行说明。

如图8和图9所示，通过模具制作泡沫24，该模具的形状与碳纤维复合材料构件21和金属构件22连接后的形状相适配。泡沫24上设置有凹陷结构241、开口242以及凸起243，凹陷结构241和开口242用于容置连接件23和金属构件22的条形孔，凸起243用于填设在金属构件22的凸起222内。该泡沫24的底部形成分开的左右两侧片体，即从开口242处就形成了两个分开的片体，做成分开的形式，是用于夹设将金属构件22。接着如图10和图11所示，将连接件23穿设金属构件22上的条形孔221，使得连接件23和金属构件22相互套接，如图12和图13所示，将金属构件22置于泡沫24内，连接件23夹设在泡沫24上，连接件23的两个连接端正好置于泡沫24上形成的凹陷结构241内，如图14和图15所示，金属构件22插入泡沫24内，通过泡沫24底部的两个分开的片体夹住金属构件22，完成了泡沫24、连接件23和金属构件22的组合，完成了预成型体制备。然后将碳纤维复合材料预浸料按照一定的铺设角度和厚度包覆在预成型体外周，铺设的角度和厚度根据碳纤维复合材料构件21的不同需求进行设置，包覆完预浸料后，整体放入到模具中，经过加热、加压、冷却和固化工艺，使得连接件23与碳纤维复合材料构件21结合成一体，实现了碳纤维复合材料构件21与金属构件22的连接。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。